Question

20．某校課外小組為測定某碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，甲、乙兩組同學分別進行了下列相關實驗．
方案Ⅰ．甲組同學用沉淀分析法，按如圖1所示的實驗流程進行實驗：

（1）實驗時，過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為玻璃棒．
（2）檢驗沉淀B已洗凈操作是取少許最后一次濾出液于潔凈的試管中，先加硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀則證明沉淀已經(jīng)洗凈，若產(chǎn)生白色沉淀則證明沉淀沒有洗凈．
（3）在整個實驗過程中托盤天平至少使用4  次．
（4）若實驗中測得樣品質(zhì)量為mg，沉淀質(zhì)量為ng，則碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{106n}{197m}×100%$．
方案Ⅱ．乙組同學的主要實驗（如圖2）

按如圖3所示裝置進行實驗：

（5）該實驗中裝置B盛放的物質(zhì)是濃硫酸，分液漏斗中不能 （填“能”或“不能”）用鹽酸代替稀硫酸進行實驗．
（6）在C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體．
①樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)越大，則實驗中吸收凈化后氣體的干燥管在充分吸收氣體前后的質(zhì)量差越小．（填“越大”、“越小”或“不變化”）
②D裝置的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保前一個干燥管中質(zhì)量增加量的準確 性．
（7）有的同學認為為了減少實驗誤差，在反應前后都要通入N₂（如圖4），反應后通入N₂的目的是將B、C裝置中的殘留二氧化碳全部驅(qū)入D裝置的堿石灰中減小實驗誤差．

Answer 1

分析 方案Ⅰ、樣品溶液后加入氯化鋇，碳酸鈉和氯化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應，過濾、干燥得到碳酸鋇沉淀，通過碳酸鋇沉淀可求出碳酸鈉的物質(zhì)的量，進而求得碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
（1）根據(jù)過濾操作分析所需儀器；
（2）根據(jù)沉淀中附著的離子檢驗沉淀是否洗滌干凈；
（3）樣品需要稱量，烘干的沉淀需要稱量，且最后最后2次誤差小于0.1g；
（4）沉淀n為碳酸鋇，根據(jù)碳守恒，碳酸鈉的物質(zhì)的量和碳酸鋇相等，進而計算質(zhì)量分數(shù)；
方案Ⅱ、碳酸鈉和碳酸氫鈉與稀硫酸反應生成二氧化碳，把除去水蒸氣的二氧化碳被堿石灰吸收，通過堿石灰的增重求得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量和樣品質(zhì)量求得碳酸鈉的物質(zhì)的量，進而求得質(zhì)量分數(shù)．
（5）裝置B的作用是把氣體中的水蒸氣除去；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發(fā)；
（6）①等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉與硫酸反應，碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳多；
②空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收；
（7）該方案關鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，故應保證產(chǎn)生的二氧化碳完全被吸收，而空氣中二氧化碳不能被吸收．

解答 解：（1）用漏斗制作過濾器，過濾時用玻璃棒引流，用燒杯盛濾液，故答案為：玻璃棒；
（2）檢驗沉淀B已洗凈操作為取少許最后一次濾出液于潔凈的試管中，先加硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀則證明沉淀已經(jīng)洗凈，若產(chǎn)生白色沉淀則證明沉淀沒有洗凈，
故答案為：取少許最后一次濾出液于潔凈的試管中，先加硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀則證明沉淀已經(jīng)洗凈，若產(chǎn)生白色沉淀則證明沉淀沒有洗凈；
（3）樣品需要稱量1次，烘干的沉淀需要稱量1次，且最后最后2次誤差小于0.1g，共至少需要稱量4次；
故答案為：4；
（4）沉淀n為碳酸鋇，物質(zhì)的量$\frac{ng}{197g/mol}$=$\frac{n}{197}$mol，根據(jù)碳守恒，碳酸鈉的物質(zhì)的量和碳酸鋇相等，故碳酸鈉的物質(zhì)的量為：$\frac{n}{197}$mol，碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{\frac{n}{197}mol×106g/mol}{mg}$×100%=$\frac{106n}{197m}$×100%，故答案為：$\frac{106n}{197m}$×100%；
Ⅱ、（5）裝置B的作用是把氣體中的水蒸氣除去，故用濃硫酸來除去水蒸氣；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發(fā)，這樣制得二氧化碳氣體中含氯化氫，濃硫酸不能吸收氯化氫，則氯化氫被堿石灰吸收，導致測到二氧化碳質(zhì)量偏高，等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳多，則會導致碳酸氫鈉偏多，碳酸鈉偏小；
故答案為：濃硫酸；不能；
（6）①等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳多，故若樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)越大，則產(chǎn)生二氧化碳越少，則實驗中干燥管C在充分吸收氣體前后的質(zhì)量差就越��；故答案為：越�。�
②空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質(zhì)量增加量的準確性；
故答案為：吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質(zhì)量增加量的準確性；
（7）該方案關鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，實驗前容器內(nèi)含有空氣，空氣中含有二氧化碳，會影響生成的二氧化碳的量，反應后裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結(jié)果有較大誤差，所以反應前后都要通入N₂，反應后通入N₂的目的是：排盡裝置內(nèi)的空氣，將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被C裝置中堿石灰吸收；
故答案為：將B、C裝置中的殘留二氧化碳全部驅(qū)入D裝置的堿石灰中減小實驗誤差．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究和組成分析判斷，主要是實驗過程的分析，掌握基本操作和測定原理是解題關鍵，題目難度中等．