Question

根據鎂與二氧化碳的反應推測，鈉也能在二氧化碳中燃燒，且固體產物可能為碳酸鈉、氧化鈉、碳中的兩種或三種。某興趣小組對鈉在二氧化碳中燃燒后的產物進行定性和定量探究。
（1）假設產物為Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，設計實驗方案，驗證其中的Na₂CO₃和Na₂O。在答題卡上寫出實驗步驟、預期現象和結論。（已知室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6）
限選試劑及儀器：稀鹽酸、BaCl₂溶液、Ba(OH)₂溶液、精密pH試紙（精確至0.1）、燒杯、試管、滴管、玻璃棒、表面皿、比色卡

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：取適量產物樣品于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，取上層清液備用。	有不溶的黑色固體。
步驟2：取適量步驟1清液于試管中，
步驟3：

 
（2）假設產物為Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，為進一步測定產物中Na₂CO₃的含量，進行了以下實驗：
步驟1：準確稱取w克試樣，溶解、過濾后準確配制成250mL溶液。
步驟2：準確量取25.00mL所配溶液于錐形瓶中，滴加幾滴指示劑A，滴加c mol/L的標準鹽酸至溶液的pH約為8.2（碳的主要存在形式為HCO₃^―），消耗鹽酸的體積為V₁mL；再滴加幾滴甲基橙，繼續用上述鹽酸滴至溶液由黃色變橙色，消耗鹽酸的體積為V₂mL。
步驟3：重復實驗3次。滴定結果如下

滴定 次數	待測溶液 的體積/mL	消耗標準鹽酸的體積
		V1/mL	V2/mL
1	25.00	15.02	4.97
2	25.00	14.98	5.03
3	25.00	13.21	6.75

 
①步驟2中，第一步滴定所使用的A指示劑為           ，滴定終點的現象為                       。
②計算Na₂CO₃的質量分數=                 （用含w、c的代數式表示）

Answer 1

（1）

實驗操作	預期現象與結論
步驟2：滴加足量的BaCl2溶液，充分振蕩，靜置，取上層清液于另外一支試管備用	有白色沉淀生成，說明產物中有Na2CO3
步驟3：將一片精密PH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步驟2上層清液點在精密PH試紙上，待顏色穩定后，對照比色卡讀出數據。	溶液的PH明顯大于9.6，說明產物中含有Na2O

 
（2）①酚酞   由淺紅色變為無色，且半分鐘不變色
②5.3c/w×100%

試題分析：（1）Na₂O+H₂O=2NaOH，NaOH和Na₂CO₃都能與稀鹽酸反應，因此不能滴加稀鹽酸；Na₂CO₃與BaCl₂、Ba(OH)₂是都能反應生成白色沉淀，但是后者會引入NaOH，干擾產物中Na₂O的檢驗，因此步驟2中只能滴加足量BaCl₂溶液；充分振蕩，有白色沉淀生成，說明產物中存在Na₂CO₃；靜置，取上層清液于另外一支試管備用；由于室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6，如步驟2的上層清液中混有NaOH，則其pH>9.6，因此步驟3中應將一片精密pH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步驟二上層清液點在精密pH試紙上，待顏色穩定后，對照比色卡讀出數據，若溶液pH明顯大于9.6說明產物中含有Na₂O；（2）①步驟2中第一步滴定終點的pH約為8.2，剛好在酚酞的pH變色范圍，因此選擇酚酞作指示劑，當待測的堿性溶液由淺紅色變成無色，且半分鐘內不變色，這是滴定終點的現象，就停止滴定；②第3次滴定所得數據存在明顯的誤差，應舍去；根據第1、2次滴定所得體積計算平均體積，則V₁=(15.02+14.98)mL/2=15.00mL，V₂=(4.97+5.03)mL/2=5.00mL；由于第1次滴定時先后發生反應為NaOH+HCl=NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，則n(HCl)=n(NaOH)+n(Na₂CO₃)=cmol/L×15.00×10^—3L、n(Na₂CO₃)=n(NaHCO₃)；第2次滴定時只發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，則n(HCl)=n(NaHCO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L，所以n(Na₂CO₃)= n(NaHCO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L，n(NaOH)= cmol/L×15.00×10^—3L—cmol/L×5.00×10^—3L = cmol/L×10.00×10^—3L；式樣中n(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL，n(NaOH)= cmol/L×10.00×10^—3L×250mL/25.00mL；式樣中m(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL×106g/mol，w(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL×106g/mol÷wg×100%=5.3c/w×100%。