Question

3．某學(xué)習(xí)小組利用下列裝置進(jìn)行CO₂與飽和Na₂CO₃溶液反應(yīng)制備NaHCO₃．
（1）如圖1所示，選取必要的實(shí)驗(yàn)裝置，正確的連接順序?yàn)镃AB（填序號(hào)）

（2）為確定制得的固體樣品是純凈的NaHCO₃ 小組同學(xué)提出下列實(shí)驗(yàn)方案：
甲方案：將樣品溶液與飽和澄清石灰水反應(yīng)，觀察現(xiàn)象．
乙方案：將樣品溶液與BaCl₂ 觀察現(xiàn)象．
丙方案：測定pH法
丁方案：熱重分析法
①判定甲方案不可行（填“可行”或“不可行”）
②為判定乙方案的可行性，某同學(xué)用分析純凈的NaHCO₃配制的溶液，與BaCl₂溶液等體積混合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

NaHCO3溶液 BaCl2濃度	0.2mol•L-1	0.1mol•L-1	0.02mol•L-1
0.2mol•L-1	渾濁	渾濁	少許渾濁
0.1mol•L-1	渾濁	少許渾池	無現(xiàn)糴
0.02mol•L-1	少許渾油	尤現(xiàn)象	尤現(xiàn)象

（Ⅰ）此實(shí)驗(yàn)已可說明乙方案是不可行的．請(qǐng)結(jié)合以下數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算說明產(chǎn)生渾濁的原因．
[已知：0.1 mol•L^-1NaHC0₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011mol•L^-1，Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9]
答：Qc=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9．
（Ⅱ）產(chǎn)生渾濁的離子方程式為Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
③使用pH計(jì)進(jìn)行測定的丙方案如下：
取m克的固體樣品溶解于水配成Vml的溶液，用pH計(jì)測pH：
還應(yīng)補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)是：另取等質(zhì)量的分析純NaHC0₃溶于水中配成V mL的溶液，用pH計(jì)測pH 
④進(jìn)行丁方案實(shí)驗(yàn)，得到固體殘留率隨溫度變化的曲線如圖2所示，根據(jù)A點(diǎn)坐標(biāo)得到的結(jié)論是制得的固體樣品是純凈的NaHCO₃．
（殘留率=$\frac{剩余固體的質(zhì)量}{原始固體的質(zhì)量}×100%$）

Answer 1

分析 （1）鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w和氯化鈣，其中鹽酸易揮發(fā)，據(jù)此選擇儀器；
（2）①飽和澄清石灰水與碳酸鈉和碳酸氫鈉均能反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，據(jù)此解答；
②（i）計(jì)算此時(shí)溶液中鋇離子濃度與碳酸根濃度的乘積與該溫度下碳酸鋇的溶度積常數(shù)比較即可；
（ii）鋇離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化碳和碳酸鋇沉淀；
③取用實(shí)驗(yàn)室中分析純與樣品進(jìn)行pH的測算比較即可；
④發(fā)生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，由圖中所給數(shù)據(jù)可知在180℃時(shí)，固體的殘留率為63.09%，根據(jù)方程式計(jì)算100g固體完全分解時(shí)剩余固體的質(zhì)量，據(jù)此分析．

解答 解：（1）C為發(fā)生裝置，鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w和氯化鈣，其中鹽酸易揮發(fā)，故應(yīng)先選取碳酸氫鈉除去混合氣體中的HCl，故儀器連接順序?yàn)椋篊AB，
故答案為：CAB；
（2）①飽和澄清石灰水與碳酸鈉和碳酸氫鈉均能反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，故甲方案不可行，
故答案為：不可行；
②（i）兩種溶液等體積混合后，溶液中鋇離子濃度=$\frac{0.2mol/L}{2}$=0.1mol/L，0.1 mol•L^-1 NaHC0₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011 mol•L^-1，故Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9，故會(huì)產(chǎn)生沉淀，
故答案為：Qc=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9；
（ii）鋇離子與碳酸氫鈉電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸鋇沉淀，從而促進(jìn)了碳酸氫根的電離，使其向生成碳酸根和氫離子的方向移動(dòng)，故離子反應(yīng)方程式為：Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
③丙方案為測定pH法，由于碳酸氫鈉屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，溶于水中配成V mL的溶液，利用準(zhǔn)確度較高的pH計(jì)進(jìn)行樣品的pH值，然后測量等質(zhì)量等濃度的分析純NaHC0₃的pH值，最后比較即可，
故答案為：另取等質(zhì)量的分析純NaHC0₃溶于水中配成V mL的溶液，用pH計(jì)測pH；
④發(fā)生反應(yīng)為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，由圖中所給數(shù)據(jù)可知在180℃時(shí)，固體的殘留率為63.09%，
設(shè)碳酸氫鈉為100g，
則2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
  168        106
  100g        xg
解得：x=63.09g，
即理論上碳酸氫鈉每有100g分解應(yīng)生成63.09g固體，
故由圖可知100g樣品分解恰好生成固體為63.09g，故此樣品只含有為NaHCO₃，
故答案為：制得的固體樣品是純凈的NaHCO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備方案的設(shè)計(jì)、碳酸氫鈉的性質(zhì)、Ksp的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，熟練掌握碳酸氫鈉的性質(zhì)以及其熱分解原理是解決本題的關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>