Question

為測(cè)定某碳酸氫鈉樣品的純度(含有少量氯化鈉)，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)提出下列實(shí)驗(yàn)方案：

甲方案：沉淀法

乙方案：重量法

丙方案：氣體體積法

丁方案：滴定法

(已知：每個(gè)方案均稱取m₁ g樣品)

繼而進(jìn)行下列判斷和實(shí)驗(yàn)：

(1)甲方案用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①實(shí)驗(yàn)過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝狻Ｆ渥饔贸�了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有__________。

②C中反應(yīng)生成BaCO₃的化學(xué)方程式是__________。

③下列各項(xiàng)措施中，不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的是________。

a．在加入鹽酸之前，應(yīng)排盡裝置內(nèi)的CO₂氣體

b．滴加鹽酸不宜過快

c．在A、B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置

d．在B、C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置

(2)乙方案用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①A裝置中NaOH溶液的作用是____________，若直接向試樣溶液中鼓入空氣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果__________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)；

②該方案需直接測(cè)定的物理量是________。

(3)丙方案用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，量氣管中加入的液體X為______溶液；

②使Y形管中的硫酸溶液與試樣反應(yīng)的正確操作是將________轉(zhuǎn)移到________中；

③反應(yīng)完畢，每間隔1 min讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是__________________(排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素)；

④通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)得該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是________。

a．測(cè)定氣體體積時(shí)未冷卻至室溫

b．測(cè)定氣體體積時(shí)水準(zhǔn)管的液面高于量氣管的液面

c．Y形管中留有反應(yīng)生成的氣體

d．氣體進(jìn)入量氣管前未用濃硫酸干燥

(4)丁方案為稱取m₁ g樣品，配成100 mL溶液，取出20 mL，用c mol·L^－1的標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定至終點(diǎn)，平行測(cè)定三次，有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表，則該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為________。

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	待測(cè)液 體積(mL)	標(biāo)準(zhǔn)液體積(mL)
滴定前讀數(shù)	終點(diǎn)時(shí)讀數(shù)
1	20.00	0.00	30.02
2	20.00	0.20	33.80
3	20.00	1.40	31.38

Answer 1

答案　(1)①把生成的CO₂全部排入C中，使之完全被Ba(OH)₂溶液吸收　②CO₂＋Ba(OH)₂===BaCO₃↓＋H₂O�、踓d

(2)①吸收空氣中的CO₂酸性氣體等　偏高　②裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量

(3)①飽和碳酸氫鈉�、谠嚇印×蛩帷、鄯磻�(yīng)放熱，氣體冷卻過程中體積減小　④b

(4)×100%

解析　(1)③在加入鹽酸之前，應(yīng)排盡裝置內(nèi)的CO₂氣體，否則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果；滴加鹽酸不宜過快，以保證生成的CO₂完全被吸收。在A、B之間不必增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，因?yàn)檎麄�(gè)裝置中不需要干燥，水蒸氣不會(huì)影響CO₂的吸收。在B、C之間不必增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，因?yàn)镃瓶中有足量Ba(OH)₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影響CO₂的吸收，也不影響沉淀生成量，所以不需要除去CO₂中的HCl，選c、d。

(2)①本方案是通過碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，否則空氣中的二氧化碳被吸收會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高；②需要直接測(cè)定的物理量是裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)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(shí)驗(yàn)誤差；②使試樣進(jìn)入硫酸中讓其發(fā)生反應(yīng)。這樣硫酸就可以充分反應(yīng)，如果反過來，硫酸不可能全部轉(zhuǎn)移到左邊；③反應(yīng)完畢時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)則氣體體積減少，又排除了儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響，只能從氣體本身角度思考，聯(lián)想到該反應(yīng)是放熱的，就可以想到氣體冷卻了；④a項(xiàng)會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高；b項(xiàng)氣體壓強(qiáng)大于大氣壓，會(huì)使測(cè)定的體積偏小，導(dǎo)致碳酸氫鈉的測(cè)定結(jié)果偏低；c項(xiàng)，原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；本題是用排飽和NaHCO₃溶液測(cè)定氣體體積，不需要干燥，d項(xiàng)無影響。選項(xiàng)b正確。

(4)根據(jù)化學(xué)方程式：NaHCO₃＋HCl===NaCl＋CO₂↑＋H₂O，可知反應(yīng)消耗的鹽酸與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量相等。在滴定實(shí)驗(yàn)中，為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和可靠性，消除實(shí)驗(yàn)過程中的偶然誤差，往往需進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，對(duì)平行實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行合理的取舍，舍棄離群值，在去掉了離群值后，其他比較集中的數(shù)據(jù)在中學(xué)階段一般用算術(shù)平均值的方法來對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。分析可知數(shù)據(jù)2為離群值，舍去。數(shù)據(jù)1和3的平均值為30.00 mL，因此碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w(NaHCO₃)＝×100%。