Question

欲測定含少量氯化鈉的小蘇打固態(tài)樣品中NaHCO₃的質量分數(shù)可采用以下四種方法．
方法四：不使用化學試劑，使用實驗室常用儀器．
按要求回答下列問題：
（1）方法一是將HCO₃^-離子轉化為沉淀并稱重，則試劑A為

 

（填化學式）溶液；操作2包括

 

．
（2）方法二操作1中要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒，還需要

 

；操作2的名稱是

 

；該樣品中NaHCO₃的質量分數(shù)為

 

（用含m、a的表達式表示）．
（3）根據(jù)方法三中所用的實驗裝置，除了稱量試樣質量外，還需測定的實驗數(shù)據(jù)是

 

；仔細分析該實驗裝置，由此測得的數(shù)據(jù)計算出的實驗結果有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是

 

；偏低的原因可能是

 

．
（4）方法四的實驗原理是

 

（用化學方程式表示）．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：方法一：（圖甲）固態(tài)樣品加試劑A使碳酸氫跟生成沉淀，再經過過濾、洗滌、干燥稱量沉淀的質量，從而根據(jù)碳守恒計算碳酸氫鈉的質量，進而計算質量分數(shù)；
方法二：（圖乙）固態(tài)樣品加水溶解成100ml溶液，取20ml加指示劑，用標準鹽酸進行滴定，從而計算出碳酸氫鈉的質量分數(shù)；
方法三：（圖丙）固態(tài)樣品加稀硫酸充分溶解，再經過濃硫酸干燥，用堿石灰吸收生成的二氧化碳氣體，根據(jù)二氧化碳的質量計算碳酸氫鈉的質量，進而計算質量分數(shù)；
（1）根據(jù)以上分析：與HCO₃^-反應產生沉淀的試劑有Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂，二者選其一即可；操作2是過濾、洗滌、干燥；
（2）根據(jù)方法二的原理分析所需儀器；操作2為滴定操作；由所用鹽酸的體積可計算出20mL的待測液中碳酸氫鈉的物質的量，進而計算質量分數(shù)；
（3）方法三利用產生二氧化碳的質量來計算碳酸氫鈉的質量分數(shù)，所以需要稱量裝有堿石灰的干燥管在實驗前后的質量；根據(jù)裝置分析，偏高的原因是堿石灰還會吸收空氣中的二氧化碳和水使質量增大；偏低的原因是裝置中會有殘留的二氧化碳未被吸收；
（4）不用其他化學試劑，就只能是碳酸氫鈉的受熱分解了，利用固體反應前后的質量差，計算碳酸氫鈉的質量分數(shù)．

解答： 解：方法一：（圖甲）固態(tài)樣品加試劑A使碳酸氫跟生成沉淀，再經過過濾、洗滌、干燥稱量沉淀的質量，從而根據(jù)碳守恒計算碳酸氫鈉的質量，進而計算質量分數(shù)；
方法二：（圖乙）固態(tài)樣品加水溶解成100ml溶液，取20ml加指示劑，用標準鹽酸進行滴定，從而計算出碳酸氫鈉的質量分數(shù)；
方法三：（圖丙）固態(tài)樣品加稀硫酸充分溶解，再經過濃硫酸干燥，用堿石灰吸收生成的二氧化碳氣體，根據(jù)二氧化碳的質量計算碳酸氫鈉的質量，進而計算質量分數(shù)；
（1）方法一：與HCO₃^-反應產生沉淀的試劑有Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂，所以試劑A為Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂；與HCO₃^-反應產生沉淀后應進行的操作為過濾、洗滌、干燥，故答案為：Ca（OH）₂ 或Ba（OH）₂；過濾、洗滌、干燥；
（2）方法二中固態(tài)樣品加水溶解成100ml溶液，所以還需100mL的容量瓶、膠頭滴管；用標準鹽酸進行測定碳酸氫鈉的含量屬于中和滴定；由于鹽酸與碳酸氫鈉按1：1反應，所以消耗鹽酸的物質的量即為碳酸氫鈉的物質的量，又配100ml，取20ml進行滴定，所以原液是待測液的5倍，所以樣品中NaHCO₃的質量為a（HCl）×10^-3×0.100×5×84=0.042a（HCl）g，質量分數(shù)為

0.042a

m

×100%，故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管； 中和滴定； 

0.042a

m

×100%；
（3）根據(jù)以上分析：方法三利用產生二氧化碳的質量來計算碳酸氫鈉的質量分數(shù)，所以需要稱量裝有堿石灰的干燥管在實驗前后的質量；因為堿石灰直接與空氣接觸，所以偏高的原因是堿石灰還會吸收空氣中的二氧化碳和水使質量增大；因為裝置中還會有殘留的二氧化碳，所以偏低的原因是裝置中會有殘留的二氧化碳未被吸收，故答案為：裝有堿石灰的干燥管在實驗前后的質量；堿石灰可能還會吸收空氣中的水氣和CO₂氣體；圓底燒瓶內會留存部分CO₂氣體；
（4）不用其他化學試劑，就只能是碳酸氫鈉的受熱分解了，利用固體反應前后的質量差，計算碳酸氫鈉的質量分數(shù)，化學方程式是2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

點評：本題主要考查對碳酸氫鈉的質量分數(shù)的不同測定方法的分析計算，注意分析各種方法的原理，進而解答，難度不大．