Question

某校化學研究性學習小組設(shè)計如下實驗方案，測定放置己久的小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)．
（1）方案一：稱取一定質(zhì)量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱取剩余固體質(zhì)量，計算．實驗中加熱至恒重的目的是

保證NaHCO₃全部分解

．
（2）方案二：按圖裝置進行實驗．并回答以下問題．
①實驗前先

檢查裝置的氣密性

．分液漏斗中應該裝

硫酸

（“鹽酸”或“硫酸”）．
D裝置的作用是

防止空氣中水蒸氣、CO₂進入C管被吸收

．
②實驗中除稱量樣品質(zhì)量外，還需稱

C

裝置前后質(zhì)量的變化．
③根據(jù)此實驗得到的數(shù)據(jù)，測定結(jié)果有誤差．因為實驗裝置還存在一個明顯缺陷，該缺陷是

裝置A、B中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結(jié)果有較大誤差

．
（3）方案三：稱取一定量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解，向小燒杯中加入足量氯化鋇溶液．過濾洗滌，干燥沉淀，稱量固體質(zhì)量，計算：
①過濾操作中，除了燒杯，漏斗外，還用到的玻璃儀器有

玻璃棒

．
②實驗中判斷沉淀是否完全的方法是

取少量上層清液，滴加少量BaCl₂溶液，如無白色沉淀說明沉淀完全

．
③已知稱得樣品21.2g，干燥的沉淀質(zhì)量為19.7g，則樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為

50%

．

Answer 1

分析：（1）該方案原理為在加熱的條件下Na₂CO₃能夠穩(wěn)定存在，而NaHCO₃較易發(fā)生如下的分解反應2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，從而可根據(jù)其反應產(chǎn)生的CO₂和水蒸汽H₂O的量或殘留的固體的量推算出小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)，該方案根據(jù)加熱后殘渣的質(zhì)量來求解，自然要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解；
（2）該方案原理為一定量混合樣品與足量的稀硫酸分別發(fā)生如下反應Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，2 NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO4+2CO₂↑+2H₂O↑，根據(jù)所產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，可以分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質(zhì)量從而得出純堿的質(zhì)量分數(shù)．該方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，自然在實驗前要檢查裝置的氣密性，要將裝置中的CO₂全部被堿石灰所吸收，要稱量堿石灰在吸收CO₂前后的質(zhì)量．
①制備氣體實驗，實驗前應先檢驗裝置氣密性．鹽酸具有揮發(fā)性，會影響實驗結(jié)果．D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C．
②實驗根據(jù)C裝置前后質(zhì)量變化判斷生成二氧化碳的質(zhì)量．
③裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結(jié)果有較大誤差．
（3）該方案原理為在樣品中加入BaCl₂溶液，其中Na₂CO₃可與BaCl₂發(fā)生反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應．從而根擗產(chǎn)生的沉淀量，得出純堿的質(zhì)量分數(shù)．方案關(guān)鍵是測定BaCO₃沉淀的質(zhì)量，自然要保證沉淀完全，要正確過濾好．
①根據(jù)過濾具體操作判斷所需儀器．
②試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現(xiàn)，說明沉淀完全．
③在一定量樣品中加入足量BaCl₂溶液，此時發(fā)生如下反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應，產(chǎn)生BaCO₃沉淀，根據(jù)樣品的總量和生成BaCO₃沉淀的量，就可得出純堿的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）該方案根據(jù)加熱后殘渣的質(zhì)量來求解，要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解．
故答案為：保證NaHCO₃全部分解．
（2）①該方案是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，在實驗前要檢查裝置的氣密性；鹽酸具有揮發(fā)性，會影響實驗結(jié)果，所以選擇稀硫酸；D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收，減少誤差．
故答案為：檢查裝置的氣密性；稀硫酸；吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收；
②根據(jù)所產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量及樣品質(zhì)量，分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質(zhì)量從而得出純堿的質(zhì)量分數(shù)，所以需稱量C裝置前后質(zhì)量變化判斷生成二氧化碳的質(zhì)量．
故答案為：C．
③裝置A、B中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結(jié)果有較大誤差；
故答案為：裝置A、B中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結(jié)果有較大誤差；
（3）①過濾操作中，除了燒杯、漏斗外還用到玻璃棒引流．
故答案為：玻璃棒．
②試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現(xiàn)，說明沉淀完全；
故答案為：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現(xiàn)，說明沉淀完全；
③此時發(fā)生如下反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應，產(chǎn)生BaCO₃沉淀；樣品21.2g，干燥的沉淀質(zhì)量為19.7g，沉淀為碳酸鋇沉淀，物質(zhì)的量為

19.7g

197g/mol

=0.1mol，碳酸鈉物質(zhì)的量為0.1mol，所以碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)為

0.1mol×106g/mol

21.2g

×100%=50%．
故答案為：50%；

點評：本題以實驗探究“測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)”為載體，考查學生對于實驗原理與裝置理解評價、實驗基本操作、化學計算等，難度中等，題目涉及到的小蘇打和純堿的化學知識是多方面的，構(gòu)成了一道多角度的探究題．