Question

某純堿樣品中只含有NaHCO₃雜質(zhì)，興趣小組為了測(cè)定該樣品中Na₂CO₃的純度，設(shè)計(jì)了以下幾種實(shí)驗(yàn)方案：
方案I：取一定量的樣品配成溶液，滴加2滴酚酞，用c mol/LHCL溶液滴定至無(wú)色，用去HCl溶液的體積為V₁mL；再滴加2滴甲基橙，繼續(xù)用c mol/LHCl溶液滴定至橙色，又用去HCl溶液的體積為V₂mL．用c、V₁、V₂計(jì)算出Na₂CO₃的純度．
方案Ⅱ：稱取m₁g樣品溶于水，滴加過(guò)量BaCl₂溶液，過(guò)濾，將所得BaCO₃沉淀經(jīng)洗滌、干燥后稱得其質(zhì)量為m₂ g，用m₁、m₂計(jì)算出Na₂CO₃的純度．
方案Ⅲ：稱取m₃g樣品與足量稀H₂SO4溶液反應(yīng)，用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法測(cè)得生成的CO₂的體積為V₃L（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），用m₃、V₃計(jì)算出Na₂CO₃的純度．
方案Ⅳ：稱取m₄g樣品與足量稀H₂SO₄溶液反應(yīng)，將生成的氣體用堿石灰吸收，稱量，測(cè)得生成的CO₂的質(zhì)量為m5 g，用m₄、m₅計(jì)算出Na₂CO₃的純度．
回答下列問(wèn)題：
（1）方案I中依次發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式是：

 

、

 

；
（2）方案Ⅱ中，怎樣檢驗(yàn)加入的BaCl₂溶液已過(guò)量，請(qǐng)簡(jiǎn)述操作方法：

 

；
（3）方案Ⅲ和Ⅳ中都有CO₂生成，不需要干燥就可測(cè)定CO₂體積或質(zhì)量的是方案．

 

 （填序號(hào)）；若生成的CO₂部分殘留在反應(yīng)容器中，會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差的是方案

 

（填序號(hào)），此誤差會(huì)使測(cè)得的Na₂CO₃的純度

 

（填“偏大“或“偏小“）；
（4）不用任何化學(xué)試劑（除樣品外），請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定該純堿樣品中Na₂CO₃的純度．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）方案Ⅰ是鹽酸滴入碳酸鈉溶液，開(kāi)始無(wú)氣體生成，隨后生成氣體，反應(yīng)的離子方程式為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）檢驗(yàn)加入的BaCl₂溶液已過(guò)量，利用氯離子和銀離子結(jié)合會(huì)生成白色沉淀設(shè)計(jì)，向上層清液中再滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成證明氯化鋇過(guò)量；
（3）方案Ⅱ是測(cè)定固體反應(yīng)前后質(zhì)量變化，二氧化碳無(wú)影響，方案Ⅳ是測(cè)定生成二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量，二氧化碳?xì)埩魰?huì)產(chǎn)生誤差，計(jì)算出m₅值，判斷碳酸鈉物質(zhì)的量增大，從而判斷測(cè)定結(jié)果的誤差；
（4）稱坩堝的質(zhì)量為m₆，將一定量樣品放入坩堝內(nèi)稱量坩堝和樣品質(zhì)量為m₇，充分灼燒坩堝中的樣品，放在干燥器中冷卻后再稱量坩堝和殘留固體的質(zhì)量為m₈，用m₆、m₇、m₈計(jì)算碳酸鈉的純度．

解答： 解：（1）方案Ⅰ是鹽酸滴入碳酸鈉溶液，開(kāi)始生成HCO₃^-，無(wú)氣體生成，反應(yīng)離子方程式為CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，隨后 HCO₃^-和繼續(xù)和H⁺反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的離子方程式為 HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）檢驗(yàn)加入的BaCl₂溶液已過(guò)量，利用氯離子和銀離子結(jié)合會(huì)生成白色沉淀設(shè)計(jì)，取上層清液加入試管中，向試管中滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成證明氯化鋇過(guò)量；
故答案為：取上層清液加入試管中，向試管中滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成證明氯化鋇過(guò)量；
（3）方案Ⅱ是測(cè)定固體反應(yīng)前后質(zhì)量變化，二氧化碳無(wú)影響；
方案Ⅳ是測(cè)定生成二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量，二氧化碳?xì)埩魰?huì)產(chǎn)生誤差，設(shè)碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量分別為x、y，
根據(jù)樣品質(zhì)量為m₄g，列式106x+84y=m₄   ①
根據(jù)碳原子守恒列式x+y=

m5

44

           ②
由①②解得x=

44m4-84m5

44×22

，
若生成的CO₂部分殘留在反應(yīng)容器中，則m₅減小，碳酸鈉物質(zhì)的量x增大，測(cè)定結(jié)果偏大；
故答案為：Ⅱ；Ⅳ；偏大；
（4）稱坩堝的質(zhì)量為m₆，將一定量樣品放入坩堝內(nèi)稱量坩堝和樣品質(zhì)量為m₇，充分灼燒坩堝中的樣品，放在干燥器中冷卻后再稱量坩堝和殘留固體的質(zhì)量為m₈，用m₆、m₇、m₈計(jì)算碳酸鈉的純度．
故答案為：稱坩堝的質(zhì)量為m₆，將一定量樣品放入坩堝內(nèi)稱量坩堝和樣品質(zhì)量為m₇，充分灼燒坩堝中的樣品，放在干燥器中冷卻后再稱量坩堝和殘留固體的質(zhì)量為m₈，用m₆、m₇、m₈計(jì)算碳酸鈉的純度．

點(diǎn)評(píng)：本題是一個(gè)選擇性試驗(yàn)，要求學(xué)生對(duì)題目有較深地認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的考查，既可以是直接由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確的結(jié)論，也可以是將實(shí)驗(yàn)的方法與正確的結(jié)論聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行設(shè)問(wèn)．