Question

實驗室要精確測定氯化鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)有多種方法，化學課外活動小組設計了三種實驗方案：
  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，測定CO₂的質(zhì)量．
（1）方案一的操作步驟有：①稱量某容器的質(zhì)量為11.200g，再稱取該容器及混合物的質(zhì)量為14.200g；②將混合物充分加熱，并冷卻后稱量，容器和剩余固體的質(zhì)量為13.580g．
①此實驗中稱量時所需定量儀器為

 

，至少需要稱量

 

次，固體應放在

 

中加熱．
②進行恒重操作的目的是

 

，直到兩次稱重的結果相差不超過

 

g．
③根據(jù)實驗結果，計算混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為

 

如果實驗結果偏低，則造成實驗誤差的原因可能是（填寫字母）

 

．
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．加熱過程中有少量固體濺出
（2）①若方案二滴定時選擇的指示劑為甲基橙．當

 

時，說明達到了滴定終點．
②某小組同學秤取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)量分數(shù)為

 

（3）方案三的實驗裝置如圖：

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

 

，裝置C的作用是

 

．
②有同學認為空氣中的水蒸氣會進入干燥管導致測量結果

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．改進措施可以是

 

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

 

（用代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）方案一 ①根據(jù)天平的感量確定稱量儀器，要稱量容器的質(zhì)量及容器和藥品的質(zhì)量，當前后兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.001g時說明已經(jīng)達到恒重；灼燒固體在坩堝中進行；
②當恒重時說明碳酸氫鈉完全分解；當前后兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.001g時說明已經(jīng)達到恒重；
③根據(jù)反應方程式利用差量法計算；在測定中若被測樣品中含有加熱時未完全分解或?qū)嶒灪笪�水，都會造成測量結果偏低；
（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?shù)味ńK點時，溶液黃色恰好變成橙色；
②根據(jù)圖示刻度進行讀數(shù)；根據(jù)消耗鹽酸的體積，根據(jù)方程式計算；
（3）方案三根據(jù)二氧化碳和碳酸氫鈉的關系式計算其質(zhì)量分數(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 托盤天平的過量是0.1g，電子天平的感量是0.001g，所以稱量藥品時用電子天平，稱量容器和稱量容器和藥品各一次，當前后兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.001g時說明已經(jīng)達到恒重，至少需要兩次，故至少需要4次稱量；固體灼燒應放在坩堝中進行，
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，當恒重時說明碳酸氫鈉完全分解；當前后兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.001g時說明已經(jīng)達到恒重；
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)量分數(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，導致質(zhì)量差變大，計算結果偏高，故A錯誤；
B、最后兩次加熱后質(zhì)量相差較大說明結晶水還沒有完全失去，會導致測定結果偏小，故B正確；
C、加熱后容器未放入干燥器中冷卻會導致測定的質(zhì)量差變小，故C正確；
D、加熱過程中晶體有少量濺失會導致測定的質(zhì)量差變大，故D錯誤；
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?shù)味ńK點時，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)量分數(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定；反應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；干燥二氧化碳氣體；
②空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入干燥管而影響二氧化碳的測定，使測得二氧化碳質(zhì)量偏大，由此計算碳酸氫鈉質(zhì)量分數(shù)偏大；為防止空氣中水蒸氣和二氧化碳的干擾，應該在干燥管右邊再加一個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)量分數(shù)=

84(W3-W1)

44W2

×100%，故答案為：

84(W3-W1)

44W2

×100%．

點評：本題考查了探究物質(zhì)的組成和測量物質(zhì)的含量，注意空氣中含有的二氧化碳和水蒸氣對二氧化碳的測定有影響，所以為防止干擾要先除去空氣中二氧化碳和水蒸氣，為易錯點．