Question

15．為測定某碳酸氫鈉樣品的純度（含有少量氯化鈉），實驗小組同學提出下列實驗方案：
甲方案：沉淀法
乙方案：重量法
丙方案：氣體體積法
（已知：每個方案均稱取m₁g樣品）  繼而進行下列判斷和實驗：
（1）甲方案用圖1裝置進行實驗：

①實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣．其作用除了可攪拌B、C中的反應物外，還有把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
②C中反應生成BaCO₃的化學方程式是CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O．
③下列各項措施中，不能提高測定準確度的是cd．
a．在加入鹽酸之前，應排盡裝置內(nèi)的CO₂氣體
b．滴加鹽酸不宜過快
c．在A、B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置
d．在B、C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置
（2）乙方案用圖2裝置進行實驗：
①A裝置中NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO₂，若直接向試樣溶液中鼓入空氣會導致實驗測定結(jié)果偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）；
②該方案需直接測定的物理量是裝置C反應前后的質(zhì)量．
（3）丙方案用如圖3裝置進行實驗：
①為了減小實驗誤差，量氣管中加入的液體X為飽和NaHCO₃溶液；
②反應完畢，每間隔1min讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小，直至不變．氣體體積逐次減小的原因是反應放熱，氣體冷卻過程中體積減小（排除儀器和實驗操作的影響因素）；
③通過實驗，測得該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分數(shù)偏低，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是b．
a．測定氣體體積時未冷卻至室溫
b．測定氣體體積時水準管的液面高于量氣管的液面
c．Y形管中留有反應生成的氣體
d．氣體進入量氣管前未用濃硫酸干燥．

Answer 1

分析 （1）①實驗通過C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測定二氧化碳的質(zhì)量，進而計算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質(zhì)量偏�。�
②二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇與水；
③a、在加入鹽酸之前，應排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測定；
b、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出裝置C；
c、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂；
d、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影響CO₂；
（2）①本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，故應排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會導致測定結(jié)果偏高．
②需要直接測定的物理量是裝置C反應前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)量．
（3）①二氧化碳能溶于水，用飽和碳酸氫鈉溶液可以降低二氧化碳的溶解度，減小實驗誤差．
②該反應為放熱反應，根據(jù)氣體熱脹冷縮分析；
③a項會使測定結(jié)果偏高；b項氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏小，導致碳酸氫鈉的測定結(jié)果偏低；c項，原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應產(chǎn)生的氣體不影響實驗結(jié)果；本題是用排水集氣法測定氣體體積，不需要干燥，d項無影響．

解答 解：（1）①裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質(zhì)量偏小，持續(xù)緩緩通入空氣的作用為：把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收，
故答案為：把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
②二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇與水，反應方程式為CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，故答案為：CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O；
③a、在加入鹽酸之前，應排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測定，可以提高測定準確度，故a不符合；
b、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂來不及被吸收，就排出裝置C，滴加鹽酸不宜過快，使二氧化碳吸收完全，可以提高測定準確度，故b不符合；
c、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂，不能提高提高測定準確度，故c符合；
d、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，影響CO₂，不能提高測定準確度，故d符合，
故選：cd；
（2）①本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，故應排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會導致測定結(jié)果偏高，
故答案為：吸收空氣中的CO₂；偏高；
②本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量來計算碳酸氫鈉的質(zhì)量，故需要直接測定的物理量是裝置C反應前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)量，
故答案為：裝置C反應前后的質(zhì)量；
（3）①二氧化碳能溶于水，用飽和碳酸氫鈉溶液可以降低二氧化碳的溶解度，減小實驗誤差，
故答案為：飽和NaHCO₃；
②該反應為放熱反應，得到的氣體溫度較高，隨著時間的推移，氣體冷卻，體積逐漸減小，
故答案為：反應放熱，氣體冷卻過程中體積減��；
③a項：測定氣體體積時未冷卻至室溫，由于熱脹冷縮，導致所測體積偏大，會使測定結(jié)果偏高；b項氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏小，導致碳酸氫鈉的測定結(jié)果偏低；c項，原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應產(chǎn)生的氣體不影響實驗結(jié)果；本題是用排水集氣法測定氣體體積，不需要干燥，d項無影響；故選b．

點評 本題考查對實驗原理與操作步驟的理解及評價、常用化學用語、化學計算、物質(zhì)組成的測定等，難度較大，是對所需知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎(chǔ)知識與分析問題、解決問題的能力，理解實驗原理是解答的關(guān)鍵．