Question

13．實(shí)驗(yàn)室測(cè)定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)W（Na₂CO₃），稱取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液
方案一：沉淀法．利用化學(xué)反應(yīng)把HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，稱量干燥沉淀的質(zhì)量，由此計(jì)算混合物中ω（Na₂CO₃）
（1）量取100mL配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，應(yīng)選用的試劑是D（填編號(hào)）
A．CaCl₂溶液       B．MgSO₄溶液      C．NaCl溶液       D．Ba（OH）₂溶液
（2）過(guò)濾，提取沉淀，則過(guò)濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯和玻璃棒外，還有普通漏斗（漏斗）
（3）將沉淀洗滌，并充分干燥，稱量沉淀的質(zhì)量為mg，由此可以計(jì)算（Na₂CO₃）．如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測(cè)得ω（Na₂CO₃）偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無(wú)影響”）
方案二：量氣法．量取10.00mL配制好的溶液與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測(cè)定生成氣體在通常狀況（約20℃、1.01×10⁵Pa）的體積，由此計(jì)算混合物中W（Na₂CO₃）

（1）裝置中導(dǎo)管a的作用是平衡壓強(qiáng)、使液體順利滴下，消除加入稀硫酸引起的氣體體積誤差若撤去導(dǎo)管a會(huì)使測(cè)得氣體體積偏大（“偏大”，“偏小”或“無(wú)影響”）
（2）反應(yīng)結(jié)束后，為了準(zhǔn)確地測(cè)量氣體體積，量氣管在讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意：
①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)
②讀數(shù)前左右液面相平
③眼睛視線與液面最低處相平
（3）實(shí)驗(yàn)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂mL．則產(chǎn)生CO₂的體積為（V₁-V₂）mL．
方案三：滴定法．量取25.00mL配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加2滴酚酞試劑，搖勻，用0.2000mol/L的鹽酸滴定到終點(diǎn)（已知終點(diǎn)時(shí)反應(yīng)H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-恰好完全，此時(shí)溶液pH＜8）．重復(fù)此操作2次，消耗鹽酸的體積平均值為20.00mL
（1）量取25.00mL配制好的溶液，應(yīng)選擇堿式滴定管儀器來(lái)完成．
（2）判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是溶液由紅色突變?yōu)闊o(wú)色，且30s內(nèi)不恢復(fù)．
（3）此法測(cè)得ω（Na₂CO₃）=84.8%．

Answer 1

分析 方案一：（1）滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，關(guān)鍵是該沉淀劑能夠與碳酸氫根離子反應(yīng)生成沉淀；
（2）根據(jù)過(guò)濾操作的方法判斷需要使用的儀器名稱；
（3）沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大，由于在質(zhì)量相等的條件下碳酸氫鈉產(chǎn)生的沉淀大于碳酸鈉產(chǎn)生的沉淀，據(jù)此判斷對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響；
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，所以裝置中導(dǎo)管a的作用是平衡壓強(qiáng)、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差；
（2）讀數(shù)是必須與外界大氣壓相同，所以注意事項(xiàng)為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)，②讀數(shù)前左右液面相平；
（3）堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積，據(jù)此計(jì)算出二氧化碳的體積；
方案三：（1）碳酸鈉、碳酸氫鈉的混合液顯堿性，應(yīng)該用堿式滴定管量��；
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液由紅色突變?yōu)闊o(wú)色，據(jù)此判斷滴定終點(diǎn)；
（3）根據(jù)反應(yīng)H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-計(jì)算出50 mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質(zhì)的量，然后計(jì)算出250mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，最后根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：方案一：（1）A．CaCl₂溶液只能與碳酸根反應(yīng)轉(zhuǎn)化為碳酸根沉淀，故A錯(cuò)誤；
B．MgSO₄溶液與HCO₃^-、CO₃^2-均不反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；
C．NaCl溶液與HCO₃^-、CO₃^2-都不反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．Ba（OH）₂溶液與HCO₃^-、CO₃^2-都發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，故D正確；
故答案為：D；
（2）過(guò)濾操作所需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、普通漏斗，所以除燒杯外，還有玻璃棒、普通漏斗（漏斗），則過(guò)濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯和玻璃棒外還有普通漏斗（漏斗），
故答案為：普通漏斗（漏斗）；
（3）如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大，由于在質(zhì)量相等的條件下碳酸氫鈉產(chǎn)生的沉淀大于碳酸鈉產(chǎn)生的沉淀，所以如果稱量值偏大，則碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大，則碳酸鈉的含量偏小，故答案為：偏��；
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，所以裝置中導(dǎo)管a的作用是平衡壓強(qiáng)、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差，若撤去導(dǎo)管a會(huì)使測(cè)得氣體體積偏大，
故答案為：平衡壓強(qiáng)、使液體順利滴下，消除加入稀硫酸引起的氣體體積誤差，偏大；
（2）讀數(shù)是必須與外界大氣壓相同，所以注意事項(xiàng)為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)，②讀數(shù)前左右液面相平，還要保證③眼睛視線與液面最低處相平，
故答案為：待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；讀數(shù)前左右液面相平；
（3）堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積，則產(chǎn)生CO₂的體積為：（V₁-V₂）mL，
故答案為：（V₁-V₂）；
方案三：（1）溶液顯堿性，因此應(yīng)該用堿式滴定管量取，
故答案為：堿式滴定管；
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，所以判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是由紅色突變?yōu)闊o(wú)色，且30s不恢復(fù)，
故答案為：溶液由紅色突變?yōu)闊o(wú)色，且30s內(nèi)不恢復(fù)；
（3）反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，發(fā)生的離子方程式為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，
則根據(jù)消耗鹽酸的體積可知20.00ml可知，消耗碳酸鈉的物質(zhì)的量為：0.2000 mol/L×0.02000L=0.004mol，
則原混合物中碳酸鈉的物質(zhì)的量為：0.004mol×$\frac{250ml}{25ml}$=0.04mol，質(zhì)量為：0.04mol×106g/mol=4.24g，
所以碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{4.24g}{5.0g}$×100%=84.8%，
故答案為：84.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度中等，明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法及碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)為解答此題關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．