Question

3．食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
（1）粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，實(shí)驗(yàn)室提純NaCl的流程如下：

提供的試劑：飽和Na₂CO₃溶液，飽和K₂CO₃溶液，NaOH溶液，BaCl₂溶液，Ba（NO₃）₂溶液
①欲除去溶液Ⅰ中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，選出A所代表的試劑，按滴加順序依次為BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃
BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃（只填化學(xué)式）．
②加鹽酸的目的是（用離子方程式表示）H⁺+OH^-=H₂O2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O．
（2）某化學(xué)小組擬采用如下裝置（夾持和加熱儀器已略去）電解飽和食鹽水，并用電解產(chǎn)生的H₂還原CuO粉末來測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量，同時(shí)驗(yàn)證氯氣的氧化性．

①乙裝置中X試劑可以是NaBr的CCl₄溶液，現(xiàn)象是溶液分層，下層是橙紅色溶液．
②為完成上述實(shí)驗(yàn)，正確的連接順序?yàn)锳連E，B連CC（填接口字母）．
③丙裝置中Y試劑的作用是干燥H₂，丙中堿石灰的作用是吸收CuO、H₂反應(yīng)生成的水．
④測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量．
將ω g CuO置于硬質(zhì)玻璃管中，按以下兩個(gè)方案測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算Cu的相對(duì)原子質(zhì)量．

方案 質(zhì)量	方案一	方案二
	U型管+固體	硬質(zhì)玻璃管+固體
反應(yīng)前質(zhì)量/g	a	c
完全反應(yīng)后質(zhì)量/g	b	d

請(qǐng)回答：你認(rèn)為方案二較佳，另一個(gè)方案得到的Cu的相對(duì)原子質(zhì)量會(huì)偏低
偏低（填“偏低”、“偏高”）．按較佳方案計(jì)算，得到Cu的相對(duì)原子質(zhì)量是$\frac{16（d+w-c）}{c-d}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鎂離子和鐵離子會(huì)與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會(huì)與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會(huì)與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進(jìn)行分析；
（2）①②電解飽和食鹽水，Cl^-在陽極失電子產(chǎn)生氯氣，H⁺在陰極得電子產(chǎn)生氫氣，H⁺不斷得到電子，結(jié)果溶液里OH^-的數(shù)目相對(duì)地增多了，因而陰極附近形成了氫氧化鈉的溶液．A為陰極，產(chǎn)生的氫氣通入E試劑中干燥，再通入CuO粉末來測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量；B為陽極，產(chǎn)生的氯氣通入X試劑驗(yàn)證氯氣的氧化性；
③丙裝置中Y試劑是為了吸收氫氣中的水，減少誤差；U型管吸收產(chǎn)生的水；
④選方案一的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要考慮U型管也可能吸收空氣中的水和CO₂會(huì)導(dǎo)致測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量偏大或偏��；選用方案二數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算是利用反應(yīng)前后CuO中氧元素的減少量和實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)確稱取CuO的質(zhì)量為wg中氧元素的質(zhì)量相等，求得Cu的相對(duì)原子質(zhì)量．

解答 解：（1）①加入過量的氫氧化鈉可以除去鎂離子和鐵離子，加入適量的鹽酸可以除去反應(yīng)剩余的氫氧化鈉和碳酸鈉，加入適量的碳酸鈉可以除去鈣離子和反應(yīng)剩余的氯化鋇，加入氯化鋇可以除去硫酸根離子，欲除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，先加入過量BaCl₂溶液，與SO₄^2-發(fā)生反應(yīng)，生成BaSO₄沉淀；再加過量NaOH溶液，與Mg²⁺和Fe³⁺發(fā)生反應(yīng)，生成Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀，最后加入過量Na₂CO₃溶液，與Ca²⁺發(fā)生反應(yīng)，生成CaCO₃沉淀，與過量BaCl₂的反應(yīng)生成生成BaCO₃沉淀；所以滴加的順序?yàn)椋築aCl₂，NaOH，Na₂CO₃；
故答案為：BaCl₂溶液，NaOH溶液，Na₂CO₃溶液；
②加適量鹽酸，與①中過量NaOH溶液和過量Na₂CO₃溶液發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈉、水和二氧化碳?xì)怏w，離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（2）①電解飽和食鹽水產(chǎn)生的氯氣與NaBr反應(yīng)得到氯化鈉和溴單質(zhì)，溴在CCl₄中易溶，且CCl₄密度比水大，與水不互溶，所以溶液分層，下層是橙紅色溶液．
故答案為：溶液分層，下層是橙紅色溶液；
②A為陰極，產(chǎn)生的氫氣中含有水蒸氣，通入Y試劑中進(jìn)行干燥，再通入CuO粉末來測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量，減少誤差；B為陽極，產(chǎn)生的氯氣通入X試劑中驗(yàn)證氯氣的氧化性；所以A連E，B連C；
故答案為：E，C；
③電解飽和食鹽水產(chǎn)生的氫氣中含有水蒸氣，會(huì)影響銅的相對(duì)原子質(zhì)量的測(cè)定，需進(jìn)行干燥，丙裝置中Y試劑是為了吸收氫氣中的水；U型管吸收產(chǎn)生的水．
故答案為：干燥H₂  吸收CuO、H₂反應(yīng)生成的水；
④如選方案一數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，U形管中的干燥劑也可能吸收空氣中的水和CO₂，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大，得到Cu的相對(duì)原子質(zhì)量偏低；
根據(jù)質(zhì)量守恒定律和題給氧化銅質(zhì)量及方案二所測(cè)數(shù)據(jù)，
設(shè)Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為x，由反應(yīng)前后氧元素的質(zhì)量是不變的，w×$\frac{16}{16+x}$=c-d  解得：x=$\frac{16（d+w-c）}{c-d}$ 
故答案為：$\frac{16（d+w-c）}{c-d}$．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及粗鹽的提純、電解池的工作原理等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，除雜時(shí)，注意除雜的最后不能再有其他雜質(zhì)，過濾要放在所有沉淀步驟的最后；利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，要排出諸多影響測(cè)定結(jié)果的干擾，此題真能鍛煉學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)及慎密思維的能力．