Question

4．在實驗室測定碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)[用符號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w（Na₂CO₃）利用化學反應把HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，稱取沉淀的質(zhì)量，由此計算混合物中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，應選的試劑是D  （填編號）．
A．CaCl₂       B．MgSO₄      C．．NaCI      D．Ba（OH）₂
（2）簡述證明HCO₃^-、CO₃^2-已完全沉淀的實驗操作靜置、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2-3次．
（5）干燥充分，稱取沉淀的質(zhì)量為9.8g，由此計算w（Na₂CO₃）．如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測得w （Na₂CO₃）偏小（填偏大或偏小、無影響）．
b．方案二：滴定法測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的鹽酸進行滴定到終點．重復此操作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，應選擇堿式滴定管儀器來完成．
（2）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，此過程中反應的離子方程式為H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-．
（3）此法測得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，關鍵是該沉淀劑能夠與碳酸氫根離子反應生成沉淀；
（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)此判斷對測定結(jié)果的影響；
b方案二：（1）碳酸鈉、碳酸氫鈉的混合液顯堿性，應該用堿式滴定管量��；
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，反應結(jié)束時溶液由紅色突變?yōu)闊o色，據(jù)此判斷滴定終點；反應方程式為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-；
（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(zhì)的量，然后計算出250mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算出碳酸鈉的質(zhì)量，最后根據(jù)質(zhì)量分數(shù)的表達式計算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：a方案一：（1）A．CaCl₂溶液只能與碳酸根反應轉(zhuǎn)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）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，即正確的實驗操作方法為：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，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；H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-；
（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(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)量分數(shù)為：$\frac{4.24g}{5.1g}$×100%=83.14%，
故答案為：83.14．

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(zhì)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．