Question

茶是我國人民喜愛的飲品，其中含有多種有益于人體健康的成分，據(jù)測定茶葉中含有450種以上的有機(jī)成分與15種以上的元素．某化學(xué)研究小組欲探究茶葉中鈣元素的含量，設(shè)計了探究實驗方案如下：（已知茶葉中的鋁、鐵元素對鈣離子的測定有影響）
步驟1：稱取500g干燥的茶葉，置于通風(fēng)櫥中，充分灼燒使茶葉灰化，再轉(zhuǎn)移到A磨細(xì)后移入燒杯中，然后將200mL 1mol?L^-1鹽酸加入灰中攪拌、常壓過濾、洗滌．
步驟2：向步驟1所得濾液中逐滴加入稀氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH為6～7左右，使鋁、鐵的氫氧化物完全沉淀，再加熱煮沸30min，加入7.95g無水碳酸鈉，充分?jǐn)嚢瑁�待沉淀完全后，減壓過濾，洗滌，過濾后得到濾液和沉淀．
步驟3：將步驟2所得的濾液稀釋至500mL，取其中的20.00mL溶液以甲基橙作指示劑，用0.1000mol?L^-1的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點時消耗鹽酸的體積為20.00mL，計算結(jié)果．
請回答下列問題：
步驟1中：
（1）使茶葉灰化需要三角架、泥三角、酒精噴燈、

 

、

 

等儀器；
（2）儀器A的名稱是

 

；
（3）描述沉淀洗滌操作

 

步驟2中：
（4）改用

 

試劑來調(diào)節(jié)pH將更為方便．
A、5mol?L^-1氫氧化鈉溶液    B、6mol?L^-1氨水   C、飽和澄清石灰水
（5）寫出用第（4）小題的試劑除去鋁離子的離子方程式

 

（6）關(guān)于減壓過濾的描述正確的是

 

A．如圖裝置有兩處錯誤
B．減壓過濾適用于沉淀顆粒較大，沉淀顆粒較小或膠狀沉淀不宜用減壓過濾進(jìn)行分離
C．減壓過濾結(jié)束時先關(guān)水龍頭，再斷開抽濾瓶和安全瓶之間導(dǎo)管
D．洗滌沉淀時，應(yīng)關(guān)小水龍頭，使蒸餾水緩慢通過碳酸鈣
步驟3中：
（7）原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）高溫灼燒物質(zhì)通常在坩堝內(nèi)進(jìn)行，溫度很高需要用坩堝鉗夾持；
（2）研缽是可以用來進(jìn)行將固體研磨的儀器；
（3）步驟2的最終的沉淀會附著碳酸鈉、氯化鈉等物質(zhì)，取最后的洗滌液，檢驗溶液是否含有碳酸根離子（或氯離子），檢驗碳酸根離子可以用氯化鈣溶液；
（4）氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液，加入的強(qiáng)堿溶液不易控制，可以利用弱堿氨水調(diào)節(jié)溶液PH，氫氧化鋁不溶于弱堿；
（5）鋁離子可以和氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁的沉淀；
（6）減壓的操作優(yōu)點是：可加快過濾速度，并能得到較干燥的大顆粒沉淀，所用玻璃儀器為吸濾瓶、安全瓶、抽氣泵，據(jù)此回答判斷；
（7）滴定中發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+2H⁺=CO2↑+H₂O，根據(jù)鹽酸計算被滴定的20mL濾液中 n（CO₃^2-），進(jìn)而計算500mL溶液中未反應(yīng)的n（CO₃^2-），再計算出參加反應(yīng)的n（CO₃^2-），步驟2中加入的7.95g無水碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，據(jù)此計算500克干燥的茶葉含有鈣元素的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義計算原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）高溫灼燒物質(zhì)通常在坩堝內(nèi)進(jìn)行，溫度很高需要用坩堝鉗夾持，故答案為：坩堝；坩堝鉗；
（2）研缽是可以用來進(jìn)行將固體研磨的儀器，所以儀器A是研缽，故答案為：研缽；
（3）步驟2的最終的沉淀會附著碳酸鈉、氯化鈉等物質(zhì)，取最后的洗滌液，檢驗溶液是否含有碳酸根離子（或氯離子），檢驗方法為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈；
（4）強(qiáng)堿溶液不能調(diào)節(jié)溶液PH，因為氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液，加入的強(qiáng)堿溶液不易控制，可以利用弱堿氨水調(diào)節(jié)溶液PH，氫氧化鋁不溶于弱堿，故答案為：B；
（5）鋁離子可以和氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁的沉淀，反應(yīng)為：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案為：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（6）A、根據(jù)減壓過濾裝置特點：布氏漏斗頸的斜口要遠(yuǎn)離且面向吸濾瓶的抽氣嘴，并且安全瓶中的導(dǎo)氣管是短進(jìn)長出，所以裝置有一處錯誤，故A錯誤；
B、減壓過濾裝置可加速過濾，并使沉淀抽吸得較干燥，但不宜過濾膠狀沉淀和顆粒太小的沉淀，因為膠狀沉淀易穿透濾紙，顆粒太小的沉淀易在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過，故B正確；
C、抽濾完畢時，應(yīng)先斷開抽氣泵和吸濾瓶之間的橡皮管，再關(guān)水龍頭，故C錯誤；
D、洗滌產(chǎn)物時，先關(guān)小水龍頭，用冷水緩慢淋洗，故D正確．
故選BD．
（7）滴定稀釋后濾液20.00mL消耗的n（HCl）=0.02L×0.1000mol?L^-1=0.002mol，滴定中發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+2H⁺=CO2↑+H₂O，所以被滴定的20mL濾液中n（CO₃^2-）=0.002mol×

1

2

=0.001mol；
故500mL溶液中n（CO₃^2-）=0.001mol×

500mL

20mL

=0.025mol，參加反應(yīng)的n（CO₃^2-）=

7.95g

106g/mol

-0.025mol=0.05mol，步驟2中加入的7.95g無水碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，由方程式可知500克干燥的茶葉含有鈣元素的質(zhì)量為0.05mol×40g/mol=2g，原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2g

500g

×100%=0.4%．
故答案為：0.4%．

點評：本題考查學(xué)生對實驗原理理解、實驗基本操作、滴定應(yīng)用、化學(xué)計算、物質(zhì)含量測定等，難度中等，理解實驗原理是關(guān)鍵，是對所學(xué)知識的綜合運用，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識．