Question

實(shí)驗(yàn)室要精確測(cè)定氯化鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有多種方法，化學(xué)課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了三種實(shí)驗(yàn)方案：
  方案一：取樣品，加熱固體．
  方案二：用0.100mol/L鹽酸滴定樣品．
  方案三：用稀酸將HCO₃^-轉(zhuǎn)化為CO₂，測(cè)定CO₂的質(zhì)量．
（1）方案一的操作步驟有：①稱(chēng)量某容器的質(zhì)量為11.200g，再稱(chēng)取該容器及混合物的質(zhì)量為14.200g；②將混合物充分加熱，并冷卻后稱(chēng)量，容器和剩余固體的質(zhì)量為13.580g．
①此實(shí)驗(yàn)中稱(chēng)量時(shí)所需定量?jī)x器為

 

，至少需要稱(chēng)量

 

次，固體應(yīng)放在

 

中加熱．
②進(jìn)行恒重操作的目的是

 

，直到兩次稱(chēng)重的結(jié)果相差不超過(guò)

 

g．
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低，則造成實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是（填寫(xiě)字母）

 

．
A．混合物中含有加熱易分解的物質(zhì)           B．最后兩次加熱后的質(zhì)量差大于0.1g
C．加熱后容器未放在干燥器中冷卻           D．加熱過(guò)程中有少量固體濺出
（2）①若方案二滴定時(shí)選擇的指示劑為甲基橙．當(dāng)

 

時(shí)，說(shuō)明達(dá)到了滴定終點(diǎn)．
②某小組同學(xué)秤取4.425g樣品，溶于水配成500mL溶液，然后取出25mL
用0.100mol/L鹽酸滴定，鹽酸在滴定管中的初讀數(shù)為0.00，末讀數(shù)如圖1示，則
末讀數(shù)為

 

，碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（3）方案三的實(shí)驗(yàn)裝置如圖：

操作步驟有：①檢查裝置的氣密性；②在干燥管內(nèi)裝滿(mǎn)堿石灰，稱(chēng)量質(zhì)量為W₁ g；③稱(chēng)量W₂ g樣品裝入廣口瓶B中；④關(guān)閉止水夾；⑤緩慢加入稀H₂SO₄至不再產(chǎn)生氣體為止；⑥打開(kāi)止水夾；⑦緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，再稱(chēng)量干燥管，質(zhì)量為W₃ g．
①圖中裝置A的作用是

 

，裝置C的作用是

 

．
②有同學(xué)認(rèn)為空氣中的水蒸氣會(huì)進(jìn)入干燥管導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果

 

（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．改進(jìn)措施可以是

 

．
③根據(jù)方案三的數(shù)據(jù)，算出樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（用代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）方案一 ①根據(jù)天平的感量確定稱(chēng)量?jī)x器，要稱(chēng)量容器的質(zhì)量及容器和藥品的質(zhì)量，當(dāng)前后兩次稱(chēng)量的質(zhì)量差不超過(guò)0.001g時(shí)說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到恒重；灼燒固體在坩堝中進(jìn)行；
②當(dāng)恒重時(shí)說(shuō)明碳酸氫鈉完全分解；當(dāng)前后兩次稱(chēng)量的質(zhì)量差不超過(guò)0.001g時(shí)說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到恒重；
③根據(jù)反應(yīng)方程式利用差量法計(jì)算；在測(cè)定中若被測(cè)樣品中含有加熱時(shí)未完全分解或?qū)嶒?yàn)后吸水，都會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏低；
（2）方案二①甲基橙的變色范圍是3.1-4.4，碳酸氫鈉溶液呈堿性，所以滴有甲基橙的碳酸鈉溶液呈黃色，當(dāng)?shù)味ńK點(diǎn)時(shí)，溶液黃色恰好變成橙色；
②根據(jù)圖示刻度進(jìn)行讀數(shù)；根據(jù)消耗鹽酸的體積，根據(jù)方程式計(jì)算；
（3）方案三根據(jù)二氧化碳和碳酸氫鈉的關(guān)系式計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；空氣中含有二氧化碳，屬于酸性氧化物能被堿液吸收，濃硫酸具有吸水性，空氣中水分和二氧化碳也能被堿石灰吸收，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）①方案一 托盤(pán)天平的過(guò)量是0.1g，電子天平的感量是0.001g，所以稱(chēng)量藥品時(shí)用電子天平，稱(chēng)量容器和稱(chēng)量容器和藥品各一次，當(dāng)前后兩次稱(chēng)量的質(zhì)量差不超過(guò)0.001g時(shí)說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到恒重，至少需要兩次，故至少需要4次稱(chēng)量；固體灼燒應(yīng)放在坩堝中進(jìn)行，
故答案為：電子天平；4；坩堝；
②碳酸氫鈉受熱分解使固體質(zhì)量減少，當(dāng)恒重時(shí)說(shuō)明碳酸氫鈉完全分解；當(dāng)前后兩次稱(chēng)量的質(zhì)量差不超過(guò)0.001g時(shí)說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到恒重；
故答案為：判斷碳酸氫鈉完全分解；0.001；
③令原混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為xg，樣品質(zhì)量為：14.200g-11.200g-=3.000g，固體質(zhì)量減少為：14.200g-13.580g=0.62g，則：
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑   固體減少
168        106                 62
xg                            0.62g
所以168：62=xg：0.62g，解得：x=1.68，故碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（NaHCO₃）=

1.68g

3.000g

×100%=56%，
A、混合物中含有加熱易分解的物質(zhì)．加熱后分解，導(dǎo)致質(zhì)量差變大，計(jì)算結(jié)果偏高，故A錯(cuò)誤；
B、最后兩次加熱后質(zhì)量相差較大說(shuō)明結(jié)晶水還沒(méi)有完全失去，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏小，故B正確；
C、加熱后容器未放入干燥器中冷卻會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的質(zhì)量差變小，故C正確；
D、加熱過(guò)程中晶體有少量濺失會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的質(zhì)量差變大，故D錯(cuò)誤；
故答案為：56%；BC；
（2）方案二①甲基橙的變色范圍是3.1-4.4，碳酸鈉溶液呈堿性，所以滴有甲基橙的碳酸鈉溶液呈黃色，當(dāng)?shù)味ńK點(diǎn)時(shí)，溶液呈酸性，溶液黃色恰好變成橙色，且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：黃色恰好變成橙色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
②圖示讀數(shù)為20.10mL，碳酸氫鈉和鹽酸反應(yīng)方程式為：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
n（NaCO₃）=n（HCl）=0.0201L×0.100mol/L=0.00201mol，4.425g樣品含碳酸氫鈉的質(zhì)量為：0.00201mol×

500

25

×84g/mol=3.3768g，碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

3.3768g

4.425g

×100%=76.31%，故答案為：20.10mL；76.31%；
（3）①空氣中含有二氧化碳，A中氫氧化鈉溶液用于吸收空氣中二氧化碳，防止干擾碳酸氫鈉的測(cè)定；反應(yīng)生成的二氧化碳中含有水蒸氣，堿石灰能吸收水蒸氣而影響二氧化碳的測(cè)定，所以用C裝置中的濃硫酸吸收水蒸氣；
故答案為：除去空氣中的二氧化碳；干燥二氧化碳?xì)怏w；
②空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入干燥管而影響二氧化碳的測(cè)定，使測(cè)得二氧化碳質(zhì)量偏大，由此計(jì)算碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；為防止空氣中水蒸氣和二氧化碳的干擾，應(yīng)該在干燥管右邊再加一個(gè)裝有堿石灰的干燥管，
故答案為：偏大；在干燥管右邊再加一個(gè)裝有堿石灰的干燥管；
③堿石灰吸收的物質(zhì)是二氧化碳，二氧化碳的質(zhì)量是（W₃-W₁）g，根據(jù)碳原子守恒得碳酸氫鈉的質(zhì)量=

84(W3-W1)

44

g，則碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

84(W3-W1)

44W2

×100%，故答案為：

84(W3-W1)

44W2

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究物質(zhì)的組成和測(cè)量物質(zhì)的含量，注意空氣中含有的二氧化碳和水蒸氣對(duì)二氧化碳的測(cè)定有影響，所以為防止干擾要先除去空氣中二氧化碳和水蒸氣，為易錯(cuò)點(diǎn)．