Question

16．為測定某碳酸氫鈉樣品的純度（含有少量氯化鈉），某實驗小組通過以下裝置設計實驗方案（已知：每個方案均稱取mg樣品）．

（1）若劑X為足量的Ba（OH）₂溶液，由A、B、D組成實驗裝置．實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣，其主要作用是把生成的二氧化碳全部趕入裝置D中，使之全部被氫氧化鋇溶液吸收．A裝置中NaOH溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳等酸性氣體，D中反應的離子方程式是CO₂+Ba²⁺+2OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（2）若試劑X為濃硫酸，裝置的連接順序為ADCB（填裝置的字母編號）．該方案需直接測定的物理量是裝置C反應前后的質量．
（3）某同學也可用如圖F裝置進行上述測定：
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通過實驗，測得該試樣中碳酸氫鈉質量分數(shù)偏低，產生這種現(xiàn)象的原因可能是b．（填序號）：
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型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
③量氣管中測得生成的氣體體積為VmL（標準狀況），則該樣品中NaHCO₃的純度為$\frac{3V}{8m}$%．

Answer 1

分析 （1）若劑X為足量的Ba（OH）₂溶液，由A、B、D組成實驗裝置，則用沉淀法測定碳酸氫鈉樣品的純度，即根據(jù)產生的二氧化碳與氫氧化鋇反應生成沉淀的質量推算碳酸鈉的質量，進而確定質量分數(shù)，在此實驗中要將產生的二氧化碳全部被氫氧化鋇吸收，同時要防止空氣中的二氧化碳對實驗的干擾；
（2）若試劑X為濃硫酸，則為根據(jù)產生二氧化碳的質量推算碳酸鈉的質量，進而確定質量分數(shù)，實驗時要防止空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，據(jù)此確定裝置的連接順序，二氧化碳的質量是通過堿石灰的質量變化確定的；
（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．
②a、測定氣體體積時未冷卻至室溫，則測得的氣體體積偏高；
b、水準管的液面高于量氣管的液面，則氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏��；
c、原Y形管內有空氣，后留有反應產生的氣體不影響實驗結果；
d、用排水集氣法測定氣體體積，量氣管不需要干燥；
③量氣管中測得生成的氣體體積為VmL（標準狀況），其物質的量為$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，樣品中NaHCO₃的物質的量為$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，根據(jù)純度=$\frac{NaHC{O}_{3}的質量}{樣品的質量}$×100%計算；

解答 解：（1）若劑X為足量的Ba（OH）₂溶液，由A、B、D組成實驗裝置，則用沉淀法測定碳酸氫鈉樣品的純度，即根據(jù)產生的二氧化碳與氫氧化鋇反應生成沉淀的質量推算碳酸鈉的質量，進而確定質量分數(shù)，反應的離子方程式為CO₂+Ba²⁺+2OH^-═BaCO₃↓+H₂O，在此實驗中要將產生的二氧化碳全部被氫氧化鋇吸收，所以通入空氣的作用是把生成的二氧化碳全部趕入裝置D中，使之全部被氫氧化鋇溶液吸收，同時要防止空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，所以裝置A中的氫氧化鈉的作用是吸收空氣中的二氧化碳等酸性氣體，
故答案為：把生成的二氧化碳全部趕入裝置D中，使之全部被氫氧化鋇溶液吸收；吸收空氣中的二氧化碳等酸性氣體；CO₂+Ba²⁺+2OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（2）若試劑X為濃硫酸，則為根據(jù)產生二氧化碳的質量推算碳酸鈉的質量，進而確定質量分數(shù)，實驗時要防止空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，所以裝置的連接順序為ADCB，二氧化碳的質量是通過堿石灰的質量變化確定的，所以實驗中要測定的物理量是裝置C反應前后的質量，
故答案為：ADCB；裝置C反應前后的質量；
（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；
②a、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，會使測定結果偏高；
b、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果偏低；
c、原Y形管內有空氣，后留有反應產生的氣體不影響實驗結果；
d、用排水集氣法測定氣體體積，量氣管不需要干燥，d項無影響，
故選b；
③量氣管中測得生成的氣體體積為VmL（標準狀況），其物質的量為$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，樣品中NaHCO₃的物質的量為$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，根據(jù)純度=$\frac{NaHC{O}_{3}的質量}{樣品的質量}$×100%=$\frac{\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}×84}{m}$×100%=$\frac{3V}{8m}$%，
故答案為：$\frac{3V}{8m}$%．

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鍵．