Question

20．某同學在化學實驗準備室中發(fā)現(xiàn)一瓶露置于空氣已久的Ba（OH）₂•8H₂O試劑．
I．初步推測
（1）室溫配制溶液時，發(fā)現(xiàn)所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在未溶物．并推測未溶物為BaCO₃，理由（用化學方程式表示）Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O．
II．成分檢驗
假設試劑由大量Ba（OH）₂•8H₂O和少量BaCO₃組成，設計實驗方案，進行成分檢驗（不考慮結(jié)晶水的檢驗；室溫時BaCO₃飽和溶液pH=9.6）．
[限選試劑及儀器]
稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水；pH計、燒杯、試管、帶塞導氣管、滴管

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，過濾，得濾液和沉淀	/
步驟2：取適量步驟1濾液于試管中，滴加稀硫酸	生成白色沉淀，說明該試劑中含有Ba2+
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，…	…，說明該試劑中含有BaCO3
步驟4：…	…

（2）請將步驟3填寫完整滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中，預期現(xiàn)象是試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁．
（3）步驟2僅驗證試劑中含有Ba²⁺離子，由此設計步驟4：取適量濾液于燒杯中用pH計測其pH值；若pH＞9.6，說明有大量的OH^-，說明試劑中有Ba（OH）₂．
III．測定試劑中Ba（OH）₂•8H₂O的含量
（4）某同學擬用重量法測定：準確稱取試劑于燒杯中，溶解，過濾．將BaCO₃沉淀洗滌、干燥后稱量，由此計算含量．該方法不可行的原因是：氫氧化鋇在溶解，過濾的過程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對最終測定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響．
（5）進一步完善測定方案如下：

（1）試劑A為碳酸鈉．過濾前，檢驗沉淀是否完全的操作是取上層清液，再滴入一滴試劑A，若無沉淀產(chǎn)生，說明沉淀完全．
（2）該試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$（只列式）．$\frac{315（m1-m2）}{118m1}$
（6）如果m₁ g試劑反應后得到的沉淀的準確值為m₃ g，則測定的相對誤差為$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$；當相對誤差為負值時，說明Ba（OH）₂•8H₂O的含量測定結(jié)果偏大（填：偏大或偏�。�．

Answer 1

分析 （1）Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉(zhuǎn)化為BaCO₃；
（2）步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中；
預期現(xiàn)象和結(jié)論：試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結(jié)合步驟2說明沉淀是BaCO₃；
（3）步驟4：步驟2僅驗證試劑中含有Ba²⁺離子，要說明試劑中有Ba（OH）₂，則還要證明試劑中含有OH^-離子，根據(jù)室溫時BaCO₃飽和溶液pH=9.6，所以步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其pH值；預期現(xiàn)象和結(jié)論：pH＞9.6，說明有大量的OH^-；
（4）根據(jù)氫氧化鋇在溶解，過濾的過程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對最終測定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響；
（5）根據(jù)測定方案可知，將已準確稱量的試劑中Ba（OH）₂•8H₂O全部轉(zhuǎn)化成BaCO₃，再過濾、洗滌、干燥、稱量，利用前后的質(zhì)量差即Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，從而計算出Ba（OH）₂•8H₂O的量，進一步計算試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分數(shù)，據(jù)此計算；
（6）根據(jù)相對誤差=$\frac{實驗值-準確值}{準確值}$計算結(jié)合試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$判斷；

解答 解：（1）燒杯中未溶物僅為BaCO₃，則由于Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉(zhuǎn)化為BaCO₃，方程式為：Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O；
故答案為：Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O；
（2）取適量步驟1中的沉淀于是試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中；預期現(xiàn)象和結(jié)論：試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結(jié)合步驟2說明沉淀是BaCO₃；
故答案為：滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中；試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁；
（3）步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其pH值；預期現(xiàn)象和結(jié)論：pH＞9.6，說明有大量的OH^-，則說明試劑中有Ba（OH）₂，
故答案為：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其pH值；pH＞9.6，說明有大量的OH^-；
（4）因為氫氧化鋇在溶解，過濾的過程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對最終測定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響，所以該方法不可行，故答案為：氫氧化鋇在溶解，過濾的過程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對最終測定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響；
（5）根據(jù)測定方案可知，將已準確稱量的試劑中Ba（OH）₂•8H₂O全部轉(zhuǎn)化成BaCO₃，再過濾、洗滌、干燥、稱量，利用前后的質(zhì)量差即Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，從而計算出Ba（OH）₂•8H₂O的量，進一步計算試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分數(shù)；
（1）根據(jù)以上分析試劑A為碳酸鈉，過濾前，檢驗沉淀是否完全的操作是取上層清液，再滴入一滴試劑A，若無沉淀產(chǎn)生，說明沉淀完全；故答案為：碳酸鈉；取上層清液，再滴入一滴試劑A，若無沉淀產(chǎn)生，說明沉淀完全；
（2）由Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，△m減少
                1mol                                 178-60=118g
            $\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{118}$                                     m₁-m₂
所以該試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$，故答案為：$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$；
（6）相對誤差=$\frac{實驗值-準確值}{準確值}$=$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$，當相對誤差為負值時，說明實驗值m₂ 偏小，則根據(jù)該試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$，所以Ba（OH）₂•8H₂O的含量測定結(jié)果偏大，故答案為：$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$；偏大．

點評 本題考查物質(zhì)成分與含量測定、對實驗方案的理解與設計、化學計算等，題目綜合性較大，難度中等，側(cè)重對實驗方案設計與化學計算，是對學生綜合能力的考查．