Question

5．欲測(cè)定含少量氯化鈉的小蘇打固態(tài)樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可采用以下四種方法．
方法一：

方法二：

方法三：

方法四：不使用化學(xué)試劑，使用實(shí)驗(yàn)室常用儀器．
按要求回答下列問(wèn)題：
（1）方法一的操作1中要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒，還需要100mL容量瓶、膠頭滴管；操作2的名稱是中和滴定；該過(guò)程選擇的指示劑是甲基橙；該樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.042V（HCl）}{m}$[用如圖數(shù)據(jù)填寫含m、V（HCl）的表達(dá)式]．
（2）方法二選擇將HCO₃^-離子轉(zhuǎn)化為沉淀并稱重，試劑A為Ca（OH）₂ 或Ba（OH）₂（填化學(xué)式）溶液；操作3的名稱是洗滌；如何判斷這個(gè)目的已經(jīng)達(dá)到：取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入硫酸（或硫酸鹽），若無(wú)沉淀，說(shuō)明洗滌已完全．
（3）根據(jù)方法三中所用的實(shí)驗(yàn)裝置，可判斷需測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是m（CO₂）（或?qū)嶒?yàn)前后干燥管的質(zhì)量）；仔細(xì)分析該實(shí)驗(yàn)裝置，由此測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有可能偏高也有可能偏低．
偏高的原因可能是空氣中的二氧化碳、水蒸氣等進(jìn)入干燥管；
偏低的原因可能是裝置中的二氧化碳沒(méi)有全部排入干燥管．
（4）方法四的實(shí)驗(yàn)原理是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（用化學(xué)方程式表示）．

Answer 1

分析 方法一：固態(tài)樣品加水溶解成100ml溶液，取20ml加指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸進(jìn)行滴定，從而計(jì)算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
方法二：固態(tài)樣品加試劑A使碳酸氫跟生成沉淀，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥稱量沉淀的質(zhì)量，從而根據(jù)碳守恒計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
方法三：固態(tài)樣品加稀硫酸充分溶解，再經(jīng)過(guò)濃硫酸干燥，用堿石灰吸收生成的二氧化碳?xì)怏w，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）根據(jù)方法二的原理分析所需儀器，滴定過(guò)程是中和滴定實(shí)驗(yàn)；根據(jù)滴定終點(diǎn)時(shí)溶液酸堿性選擇指示劑；由所用鹽酸的體積可計(jì)算出20mL的待測(cè)液中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)以上分析：與HCO₃^-反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的試劑有Ca（OH）₂或 Ba（OH）₂，二者選其一即可；操作1、2、3、4的名稱依次是溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥；
（3）方法三利用產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量來(lái)計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所用需要稱量裝有堿石灰的干燥管在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量；根據(jù)裝置分析，偏高的原因是堿石灰還會(huì)吸收空氣中的二氧化碳和水使質(zhì)量增大；偏低的原因是裝置中會(huì)有殘留的二氧化碳未被吸收；
（4）不用其他化學(xué)試劑，就只能是碳酸氫鈉的受熱分解了，利用固體反應(yīng)前后的質(zhì)量差，計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）方法一中固態(tài)樣品加水溶解成100ml溶液，操作1中要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒，還需要100mL的容量瓶，膠頭滴管，操作2的名稱是中和滴定；用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸進(jìn)行滴定到終點(diǎn)時(shí)溶液還溶解了少量的二氧化碳，故呈酸性，而酚酞的變色范圍是8～10，未滴定完已變色，不可用，應(yīng)使用甲基橙作指示劑，溶液由黃色變?yōu)槌壬�，由于鹽酸與碳酸氫鈉按1：1反應(yīng)，所以消耗鹽酸的物質(zhì)的量即為碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，又配100ml，取20ml進(jìn)行滴定，所以原液是待測(cè)液的5倍，所以樣品中NaHCO₃的質(zhì)量為V（HCl）×10^-3×0.100×5×84=0.042V（HCl）g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.042V（HCl）}{m}$×100%，
故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；中和滴定； 甲基橙；$\frac{0.042V（HCl）}{m}$×100%；
（2）方法一：與HCO₃^-反應(yīng)產(chǎn)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；與與HCO₃^-反應(yīng)產(chǎn)生沉淀后應(yīng)進(jìn)行的操作為過(guò)濾、洗滌、干燥，操作3為洗滌，取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入硫酸（或硫酸鹽），若無(wú)沉淀，說(shuō)明洗滌已完全，判斷這個(gè)目的已經(jīng)達(dá)到，
故答案為：Ca（OH）₂ 或Ba（OH）₂；洗滌；取最后一次的洗滌液少許于試管中，加入硫酸（或硫酸鹽），若無(wú)沉淀，說(shuō)明洗滌已完全；
（3）根據(jù)以上分析：方法三利用產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量來(lái)計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所用需要稱量裝有堿石灰的干燥管在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量，為m（CO₂）質(zhì)量或?qū)嶒?yàn)前后干燥管的質(zhì)量，因?yàn)閴A石灰直接與空氣接觸，所以偏高的原因是堿石灰還會(huì)吸收空氣中的二氧化碳和水使質(zhì)量增大；因?yàn)檠b置中還會(huì)有殘留的二氧化碳，所以偏低的原因是裝置中會(huì)有殘留的二氧化碳未被吸收，堿石灰可能還會(huì)吸收空氣中的水氣和CO₂氣體，圓底燒瓶?jī)?nèi)會(huì)留存部分CO₂氣體，空氣中的二氧化碳、水蒸氣等進(jìn)入干燥管；裝置中的二氧化碳沒(méi)有全部排入干燥管，
故答案為：m（CO₂）（或?qū)嶒?yàn)前后干燥管的質(zhì)量）；空氣中的二氧化碳、水蒸氣等進(jìn)入干燥管；裝置中的二氧化碳沒(méi)有全部排入干燥管；
（4）不用其他化學(xué)試劑，就只能是碳酸氫鈉的受熱分解了，利用固體反應(yīng)前后的質(zhì)量差，計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，化學(xué)方程式是2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案為：2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查對(duì)碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同測(cè)定方法的分析計(jì)算，注意分析各種方法的原理，進(jìn)而解答，題目難度中等．