Question

13．實驗室測定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質量分數(shù)W（Na₂CO₃），稱取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液
方案一：沉淀法．利用化學反應把HCO₃^-、CO₃^2-完全轉化為沉淀，稱量干燥沉淀的質量，由此計算混合物中ω（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-完全轉化為沉淀，應選用的試劑是D（填編號）
A．CaCl₂溶液       B．MgSO₄溶液      C．NaCl溶液       D．Ba（OH）₂溶液
（2）過濾，提取沉淀，則過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯和玻璃棒外，還有普通漏斗（漏斗）
（3）將沉淀洗滌，并充分干燥，稱量沉淀的質量為mg，由此可以計算（Na₂CO₃）．如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測得ω（Na₂CO₃）偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）
方案二：量氣法．量取10.00mL配制好的溶液與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況（約20℃、1.01×10⁵Pa）的體積，由此計算混合物中W（Na₂CO₃）

（1）裝置中導管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下，消除加入稀硫酸引起的氣體體積誤差若撤去導管a會使測得氣體體積偏大（“偏大”，“偏小”或“無影響”）
（2）反應結束后，為了準確地測量氣體體積，量氣管在讀數(shù)時應注意：
①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)
②讀數(shù)前左右液面相平
③眼睛視線與液面最低處相平
（3）實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂mL．則產生CO₂的體積為（V₁-V₂）mL．
方案三：滴定法．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的鹽酸滴定到終點（已知終點時反應H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-恰好完全，此時溶液pH＜8）．重復此操作2次，消耗鹽酸的體積平均值為20.00mL
（1）量取25.00mL配制好的溶液，應選擇堿式滴定管儀器來完成．
（2）判斷滴定終點的依據(jù)是溶液由紅色突變?yōu)闊o色，且30s內不恢復．
（3）此法測得ω（Na₂CO₃）=84.8%．

Answer 1

分析 方案一：（1）滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO₃^-、CO₃^2-完全轉化為沉淀，關鍵是該沉淀劑能夠與碳酸氫根離子反應生成沉淀；
（2）根據(jù)過濾操作的方法判斷需要使用的儀器名稱；
（3）沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大，由于在質量相等的條件下碳酸氫鈉產生的沉淀大于碳酸鈉產生的沉淀，據(jù)此判斷對測定結果的影響；
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳氣體，瓶內壓強增大，所以裝置中導管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差；
（2）讀數(shù)是必須與外界大氣壓相同，所以注意事項為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)，②讀數(shù)前左右液面相平；
（3）堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積，據(jù)此計算出二氧化碳的體積；
方案三：（1）碳酸鈉、碳酸氫鈉的混合液顯堿性，應該用堿式滴定管量��；
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，反應結束時溶液由紅色突變?yōu)闊o色，據(jù)此判斷滴定終點；
（3）根據(jù)反應H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-計算出50 mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質的量，然后計算出250mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質的量，再根據(jù)m=nM計算出碳酸鈉的質量，最后根據(jù)質量分數(shù)的表達式計算出樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)．

解答 解：方案一：（1）A．CaCl₂溶液只能與碳酸根反應轉化為碳酸根沉淀，故A錯誤；
B．MgSO₄溶液與HCO₃^-、CO₃^2-均不反應，故B錯誤；
C．NaCl溶液與HCO₃^-、CO₃^2-都不反應，故C錯誤；
D．Ba（OH）₂溶液與HCO₃^-、CO₃^2-都發(fā)生反應生成碳酸鋇沉淀，故D正確；
故答案為：D；
（2）過濾操作所需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、普通漏斗，所以除燒杯外，還有玻璃棒、普通漏斗（漏斗），則過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯和玻璃棒外還有普通漏斗（漏斗），
故答案為：普通漏斗（漏斗）；
（3）如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大，由于在質量相等的條件下碳酸氫鈉產生的沉淀大于碳酸鈉產生的沉淀，所以如果稱量值偏大，則碳酸氫鈉的質量偏大，則碳酸鈉的含量偏小，故答案為：偏��；
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳氣體，瓶內壓強增大，所以裝置中導管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差，若撤去導管a會使測得氣體體積偏大，
故答案為：平衡壓強、使液體順利滴下，消除加入稀硫酸引起的氣體體積誤差，偏大；
（2）讀數(shù)是必須與外界大氣壓相同，所以注意事項為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)，②讀數(shù)前左右液面相平，還要保證③眼睛視線與液面最低處相平，
故答案為：待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；讀數(shù)前左右液面相平；
（3）堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積，則產生CO₂的體積為：（V₁-V₂）mL，
故答案為：（V₁-V₂）；
方案三：（1）溶液顯堿性，因此應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，所以判斷滴定終點的依據(jù)是由紅色突變?yōu)闊o色，且30s不恢復，
故答案為：溶液由紅色突變?yōu)闊o色，且30s內不恢復；
（3）反應達到終點時，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，消耗碳酸鈉的物質的量為：0.2000 mol/L×0.02000L=0.004mol，
則原混合物中碳酸鈉的物質的量為：0.004mol×$\frac{250ml}{25ml}$=0.04mol，質量為：0.04mol×106g/mol=4.24g，
所以碳酸鈉質量分數(shù)為：$\frac{4.24g}{5.0g}$×100%=84.8%，
故答案為：84.8．

點評 本題考查碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉含量測定的實驗方案設計與評價，題目難度中等，明確化學實驗基本操作方法及碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質為解答此題關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．