Question

（18分）實驗室測定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質量分數w(Na₂CO₃)，稱取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液。
方案一：沉淀法。利用化學反應把HCO₃^－、CO₃^2－完全轉化為沉淀，稱量干燥沉淀的質量，由此計算混合物中w (Na₂CO₃)。
(1)量取100 mL配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO₃^－、CO₃^2－完全轉化為沉淀，應選用的試劑是___________ （填編號）。

A．CaCl2溶液

B．MgSO4溶液

C．NaCl溶液

D．Ba(OH)2溶液

(2) 簡述證明HCO₃^－、CO₃^2－已完全沉淀的實驗操作_________________________。
(3) 過濾，提取沉淀，則過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯外，還有________________________。
(4) 將沉淀洗滌，并充分干燥，稱量沉淀的質量為mg，由此可以計算w(Na₂CO₃)。如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測得w (Na₂CO₃)________________（填偏大或偏小、無影響）。
方案二：量氣法。量取10.00mL配制好的溶液與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況（約20℃，1.01×10⁵Pa）的體積，由此計算混合物中w (Na₂CO₃)。
(1)裝置中導管a的作用是                    。
(2)反應結束后，為了準確地測量氣體體積，量氣管在讀數時應注意：
①_______________________________，
②_________________________________，
③眼睛視線與液面最低處相平。

（3）實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V₁ mL、V₂ mL。則 產生CO₂的體積為    mL。
方案三：滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加2滴酚酞試劑，搖勻，用0.2000 mol/L鹽酸進行滴定到終點（已知終點時反應H⁺+CO₃^2- ＝HCO₃^-恰好完全）。重復此操作2次，消耗鹽酸的體積平均值為20.00 mL。
(1)量取25.00 mL配制好的溶液，應選擇_______________儀器來完成。
(2)判斷滴定終點的依據是_____________________。
(3)此法測得w(Na₂CO₃)=                  %。

Answer 1

方案一：（1）D（2分）
（2）靜置、澄清，在澄清溶液中繼續加Ba(OH)₂溶液，不渾濁，則HCO₃^—、CO₃^2-已沉淀完全；反之，未沉淀完全（在取出澄清溶液中繼續滴加Ba(OH)₂溶液，如果未答出現渾濁時把取出液全部倒回原液中，不給分）（2分）
（3）玻璃棒、普通漏斗（漏斗）（2分） （4）偏小（2分）
方案二：（1）平衡壓強、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差（2分）
（2）①待冷卻至室溫才開始讀數 （1分） ②讀數前左右液面相平（1分） （3）V₁-V₂（2分）
方案三：（1）堿式滴定管（1分） （2）由紅色突變為無色，且30s不恢復（1分）（3）84.8%（2分）

解析試題分析：方案一、（1）A、CaCl₂溶液只能與碳酸根反應轉化為碳酸根沉淀，A不正確；B.MgSO₄溶液與二者均不反應，B不正確；C.NaCl溶液與二者均不反應，C不正確；D.Ba(OH)₂溶液與二者均反應，生成碳酸鋇沉淀，D正確，答案選D。
（2）要證明HCO₃^－、CO₃^2－已完全沉淀，則可以繼續滴加氫氧化鋇溶液，即正確的的實驗操作是靜置、澄清，在澄清溶液中繼續加Ba(OH)₂溶液，不渾濁，則HCO₃^—、CO₃^2-已沉淀完全；反之，未沉淀完全。
（3）過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯外，還有玻璃棒、普通漏斗（漏斗）。
（4）如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大。由于在質量相等的條件下碳酸氫鈉產生的沉淀大于碳酸鈉產生的沉淀，所以如果稱量值偏大，則碳酸氫鈉的質量偏大，則碳酸鈉的含量偏小。
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳氣體，瓶內壓強增大，所以裝置中導管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差。
（2）讀數是必須與外界大氣壓相同，因此注意事項是①待冷卻至室溫才開始讀數，②讀數前左右液面相平。
（3）堿液吸收CO₂，所以前后的體積差即是二氧化碳的體積，則產生CO₂的體積為（V₁-V₂）mL。
方案三：（1）溶液顯堿性，因此應該用堿式滴定管量取。
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，所以判斷滴定終點的依據是由紅色突變為無色，且30s不恢復。）（3）反應達到終點時，發生的離子方程式為H⁺+CO₃^2- ＝HCO₃^-，則根據消耗鹽酸的體積可知20.00ml可知，消耗碳酸鈉的物質的量是0.2000 mol/L×0.02000L＝0.004mol，則原混合物中碳酸鈉的物質的量是0.004mol× ＝0.04mol，質量是0.04mol×106g/mol＝4.24g，所以碳酸鈉質量分數為 ×100%＝84.8%。
考點：考查碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉含量測定的實驗方案設計與評價