Question

9．某實驗小組用0.50mol•L^-1 NaOH溶液和0.50mol•L^-1硫酸溶液進行中和熱的測定．
Ⅰ．配制0.50mol•L^-1 NaOH溶液
（1）若實驗中大約要使用245mL NaOH溶液，至少需要稱量NaOH固體5.0g．
（2）從下圖中選擇稱量NaOH固體所需要的儀器是（填字母）：a b e．

名稱	托盤天平 （帶砝碼）	小燒杯	坩堝鉗	玻璃棒	藥匙	量筒
儀器
序號	a	b	c	d	e	f

Ⅱ．某小組同學(xué)將一定濃度NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中發(fā)現(xiàn)生成了沉淀．甲同學(xué)認為沉淀是CuCO₃；乙同學(xué)認為沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，他們設(shè)計實驗測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)．
（1）按照甲同學(xué)的觀點，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2HCO₃=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（2）兩同學(xué)利用如圖所示裝置進行測定：

①在研究沉淀物組成前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．具體操作依次為過濾、洗滌、干燥．
②裝置E中堿石灰的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置D．
③實驗過程中有以下操作步驟：
a．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)
b．打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣
c．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣
正確的順序是cab（填選項序號，下同）．若未進行步驟b，將使測量結(jié)果偏低．
④若沉淀樣品質(zhì)量為m g，裝置D質(zhì)量增加了n g，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{31n}{11m}$．
（3）丙同學(xué)認為還可以通過測量CO₂的體積或測量樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)公式m=nM=cVM來計算氫氧化鈉的質(zhì)量，但是沒有245mL的容量瓶；
（2）氫氧化鈉要在稱量瓶中稱量，根據(jù)稱量固體氫氧化鈉所用的儀器來回答；
Ⅱ．（1）NaHCO₃溶液與CuSO₄溶液生成CuCO₃，同時生成二氧化碳、硫酸鈉和水；
（2）②為準確測定生成CO₂的質(zhì)量，應(yīng)防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置；
③為減小實驗誤差，應(yīng)先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳氣體，一段時間之后，再進行實驗，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收；
④裝置D的質(zhì)量增加的ng為反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，計算二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)碳元素守恒可知n（CuCO₃）=n（CO₂），進而計算沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)．
（3）除題中實驗方案外，還可以通過測量CO₂的體積或測量樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量等方法來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）沒有245mL的容量瓶，所以用250mL的容量瓶，需要稱量NaOH固體m=nM=cVM=0.5mol/L×0.25L×40g/mol=5.0g；
故答案為：5.0；
（2）氫氧化鈉要在稱量瓶或者小燒杯中稱量，稱量固體氫氧化鈉所用的儀器有天平、燒杯和藥匙；
故答案為：a b e；
Ⅱ．（1）NaHCO₃溶液與CuSO₄溶液生成CuCO₃，同時生成二氧化碳、硫酸鈉和水，則反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+2HCO₃=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
故答案為：Cu²⁺+2HCO₃=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）②為準確測定生成CO₂的質(zhì)量，應(yīng)防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置；
故答案為：防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置D；
③為減小實驗誤差，應(yīng)先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳氣體，即打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，一段時間之后，再關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收，即打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣，如若未進行步驟b，將使測量結(jié)果偏低；
故答案為：cab；b；
④裝置D的質(zhì)量增加了ng，應(yīng)為CO₂的質(zhì)量，則m（CuCO₃）=$\frac{ng}{44g/mol}$，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{\frac{ng}{44g/mol}×124g/mol}{mg}$×100%=$\frac{31n}{11m}$；
故答案為：$\frac{31n}{11m}$；
（3）除題中實驗方案外，還可以通過測量CO₂的體積或測量樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量等方法來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)，
故答案為：樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量．

點評 本題主要考查學(xué)生對溶液的配制，實驗原理與裝置的理解評價、物質(zhì)含量的測定、化學(xué)計算等知識，題目難度中等，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)知識與分析問題、解決問題能力．