Question

3．食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
（1）粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如下：

提供的試劑：飽和Na₂CO₃溶液，飽和K₂CO₃溶液，NaOH溶液，BaCl₂溶液，Ba（NO₃）₂溶液
①欲除去溶液Ⅰ中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，選出A所代表的試劑，按滴加順序依次為BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃
BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃（只填化學式）．
②加鹽酸的目的是（用離子方程式表示）H⁺+OH^-=H₂O2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O．
（2）某化學小組擬采用如下裝置（夾持和加熱儀器已略去）電解飽和食鹽水，并用電解產生的H₂還原CuO粉末來測定Cu的相對原子質量，同時驗證氯氣的氧化性．

①乙裝置中X試劑可以是NaBr的CCl₄溶液，現象是溶液分層，下層是橙紅色溶液．
②為完成上述實驗，正確的連接順序為A連E，B連CC（填接口字母）．
③丙裝置中Y試劑的作用是干燥H₂，丙中堿石灰的作用是吸收CuO、H₂反應生成的水．
④測定Cu的相對原子質量．
將ω g CuO置于硬質玻璃管中，按以下兩個方案測得的數據計算Cu的相對原子質量．

方案 質量	方案一	方案二
	U型管+固體	硬質玻璃管+固體
反應前質量/g	a	c
完全反應后質量/g	b	d

請回答：你認為方案二較佳，另一個方案得到的Cu的相對原子質量會偏低
偏低（填“偏低”、“偏高”）．按較佳方案計算，得到Cu的相對原子質量是$\frac{16（d+w-c）}{c-d}$．

Answer 1

分析 （1）根據鎂離子和鐵離子會與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進行分析；
（2）①②電解飽和食鹽水，Cl^-在陽極失電子產生氯氣，H⁺在陰極得電子產生氫氣，H⁺不斷得到電子，結果溶液里OH^-的數目相對地增多了，因而陰極附近形成了氫氧化鈉的溶液．A為陰極，產生的氫氣通入E試劑中干燥，再通入CuO粉末來測定Cu的相對原子質量；B為陽極，產生的氯氣通入X試劑驗證氯氣的氧化性；
③丙裝置中Y試劑是為了吸收氫氣中的水，減少誤差；U型管吸收產生的水；
④選方案一的數據進行計算時，主要考慮U型管也可能吸收空氣中的水和CO₂會導致測定Cu的相對原子質量偏大或偏��；選用方案二數據進行計算是利用反應前后CuO中氧元素的減少量和實驗前準確稱取CuO的質量為wg中氧元素的質量相等，求得Cu的相對原子質量．

解答 解：（1）①加入過量的氫氧化鈉可以除去鎂離子和鐵離子，加入適量的鹽酸可以除去反應剩余的氫氧化鈉和碳酸鈉，加入適量的碳酸鈉可以除去鈣離子和反應剩余的氯化鋇，加入氯化鋇可以除去硫酸根離子，欲除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，先加入過量BaCl₂溶液，與SO₄^2-發(fā)生反應，生成BaSO₄沉淀；再加過量NaOH溶液，與Mg²⁺和Fe³⁺發(fā)生反應，生成Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀，最后加入過量Na₂CO₃溶液，與Ca²⁺發(fā)生反應，生成CaCO₃沉淀，與過量BaCl₂的反應生成生成BaCO₃沉淀；所以滴加的順序為：BaCl₂，NaOH，Na₂CO₃；
故答案為：BaCl₂溶液，NaOH溶液，Na₂CO₃溶液；
②加適量鹽酸，與①中過量NaOH溶液和過量Na₂CO₃溶液發(fā)生反應，生成氯化鈉、水和二氧化碳氣體，離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（2）①電解飽和食鹽水產生的氯氣與NaBr反應得到氯化鈉和溴單質，溴在CCl₄中易溶，且CCl₄密度比水大，與水不互溶，所以溶液分層，下層是橙紅色溶液．
故答案為：溶液分層，下層是橙紅色溶液；
②A為陰極，產生的氫氣中含有水蒸氣，通入Y試劑中進行干燥，再通入CuO粉末來測定Cu的相對原子質量，減少誤差；B為陽極，產生的氯氣通入X試劑中驗證氯氣的氧化性；所以A連E，B連C；
故答案為：E，C；
③電解飽和食鹽水產生的氫氣中含有水蒸氣，會影響銅的相對原子質量的測定，需進行干燥，丙裝置中Y試劑是為了吸收氫氣中的水；U型管吸收產生的水．
故答案為：干燥H₂  吸收CuO、H₂反應生成的水；
④如選方案一數據進行計算時，U形管中的干燥劑也可能吸收空氣中的水和CO₂，導致測定結果偏大，得到Cu的相對原子質量偏低；
根據質量守恒定律和題給氧化銅質量及方案二所測數據，
設Cu的相對原子質量為x，由反應前后氧元素的質量是不變的，w×$\frac{16}{16+x}$=c-d  解得：x=$\frac{16（d+w-c）}{c-d}$ 
故答案為：$\frac{16（d+w-c）}{c-d}$．

點評 本題涉及粗鹽的提純、電解池的工作原理等方面的知識，屬于綜合知識的考查，除雜時，注意除雜的最后不能再有其他雜質，過濾要放在所有沉淀步驟的最后；利用實驗測定數據進行計算，要排出諸多影響測定結果的干擾，此題真能鍛煉學生應用所學知識及慎密思維的能力．