Question

4．在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[用符號(hào)w（Na₂CO₃）表示]，稱取此混合物5．lg，溶于水中，配成250mL溶液．
a．方案一：沉淀法測(cè)w（Na₂CO₃）利用化學(xué)反應(yīng)把HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，稱取沉淀的質(zhì)量，由此計(jì)算混合物中w （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)選的試劑是D  （填編號(hào)）．
A．CaCl₂       B．MgSO₄      C．．NaCI      D．Ba（OH）₂
（2）簡(jiǎn)述證明HCO₃^-、CO₃^2-已完全沉淀的實(shí)驗(yàn)操作靜置、澄清，在澄清溶液中繼續(xù)加Ba（OH）₂溶液，不渾濁，則HCO₃^-、CO₃^2-已沉淀完全，反之，未沉淀完全．
（3）過濾，提取沉淀，則過濾操作所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、普通漏斗．
（4）洗滌沉淀，簡(jiǎn)述洗滌沉淀的操作向漏斗中的沉淀中加入蒸餾水，直到淹沒沉淀，靜置讓水自行留下，重復(fù)2-3次．
（5）干燥充分，稱取沉淀的質(zhì)量為9.8g，由此計(jì)算w（Na₂CO₃）．如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測(cè)得w （Na₂CO₃）偏小（填偏大或偏小、無影響）．
b．方案二：滴定法測(cè)w（Na₂CO₃）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的鹽酸進(jìn)行滴定到終點(diǎn)．重復(fù)此操作2次，消耗鹽酸的體積平均值為20.00mL．[已知飽和的碳酸溶液PH為3.9]
（1）量取25.00mL配制好的溶液，應(yīng)選擇堿式滴定管儀器來完成．
（2）判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是由紅色突變?yōu)闊o色且30s不恢復(fù)，此過程中反應(yīng)的離子方程式為H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-．
（3）此法測(cè)得w（Na₂CO₃）=83.14%（保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 a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）可以直接向原溶液中加入氫氧化鋇溶液，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷HCO₃^-、CO₃^2-是否沉淀完全；
（3）根據(jù)過濾操作的方法判斷需要使用的儀器名稱；
（4）洗滌沉淀的操作為：向漏斗中的沉淀中加入蒸餾水，直到淹沒沉淀，靜置讓水自行留下，重復(fù)2-3次；
（5）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；
b方案二：（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色，據(jù)此判斷滴定終點(diǎn)；反應(yīng)方程式為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-；
（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：a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）要證明HCO₃^-、CO₃^2-已完全沉淀，則可以繼續(xù)滴加氫氧化鋇溶液，即正確的實(shí)驗(yàn)操作方法為：靜置、澄清，在澄清溶液中繼續(xù)加Ba（OH）₂溶液，不渾濁，則HCO₃^-、CO₃^2-已沉淀完全，反之，未沉淀完全，
故答案為：靜置、澄清，在澄清溶液中繼續(xù)加Ba（OH）₂溶液，不渾濁，則HCO₃^-、CO₃^2-已沉淀完全，反之，未沉淀完全；
（3）過濾操作所需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、普通漏斗，
故答案為：燒杯、玻璃棒、普通漏斗；
（4）洗滌沉淀的操作為：向漏斗中的沉淀中加入蒸餾水，直到淹沒沉淀，靜置讓水自行留下，重復(fù)2-3次，
故答案為：向漏斗中的沉淀中加入蒸餾水，直到淹沒沉淀，靜置讓水自行留下，重復(fù)2-3次；
（5）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��；
b方案二：（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色，且30s不恢復(fù)，發(fā)生的離子方程式為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，
故答案為：由紅色突變?yōu)闊o色，且30s不恢復(fù)；H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-；
（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：$\frac{4.24g}{5.1g}$×100%=83.14%，
故答案為：83.14．

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．