Question

為測定碳酸氫鈉純度（含有少量氯化鈉），學生設計了如下幾個實驗方案（每個方案均稱取m₁g樣品），請回答每個方案中的問題．
【方案Ⅰ】選用重量法進行測定：可用如圖1中的裝置進行實驗．

（1）A裝置中NaOH溶液的作用是

 

，若直接向試樣溶液中鼓人空氣會導致實驗測定結果

 

（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）
（2）該方案需直接測定的物理量是

 

．
【方案Ⅱ】選用滴定法進行測定：
（3）稱取m₁g樣品，配成100mL溶液，取出20mL，用cmol/L的標準HCl溶液滴定，消耗體積為v mL，則該試樣中碳酸氫鈉質量分數(shù)的計算式為：

 

【方案Ⅲ】選用氣體體積法進行測定：可用圖2中的裝置進行實驗．
（4）為了減小實驗誤差，量氣管中加入的液體X為

 

（5）通過實驗，測得該試樣中碳酸氫鈉質量分數(shù)偏低，產生這種現(xiàn)象的原因可能是

 

 a．測定氣體體積時未冷卻至室溫
b．測定氣體體積時水準管的水面高于量氣管的水面
  c．Y型管中留有反應生成的氣體
d．氣體進入量氣管前未用濃硫酸干燥
【方案IV】其操作流程如圖3：
（6）操作Ⅱ的名稱是

 

（7）實驗中需要的儀器有電子天平、蒸發(fā)皿、玻璃棒等，還需要的玻璃儀器是

 

，

 

（8）在轉移溶液時，如溶液轉移不完全，則碳酸氫鈉質量分數(shù)的測定結果

 

（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：

分析：【方案Ⅰ】選用重量法進行測定：可用如圖1中的裝置進行實驗．
（1）本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質量求碳酸氫鈉的質量分數(shù)，故應排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會導致測定結果偏高．
（2）需要直接測定的物理量是裝置C反應前后的質量，其質量差即為二氧化碳的質量．
【方案Ⅱ】選用滴定法進行測定：
（3）根據(jù)化學方程式：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，可知反應消耗的鹽酸與碳酸氫鈉的物質的量相等；
（4）二氧化碳能溶于水，用飽和碳酸氫鈉溶液可以降低二氧化碳的溶解度，減小實驗誤差．
（5）a項會使測定結果偏高；b項氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏小，導致碳酸氫鈉的測定結果偏低；c項，原Y形管內有空氣，后留有反應產生的氣體不影響實驗結果；本題是用排水集氣法測定氣體體積，不需要干燥，d項無影響．
【方案IV】其操作流程如圖3：試樣加入鹽酸溶解過濾得到溶液轉移到蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)結晶，冷卻析出固體稱量；
（6）依據(jù)分析可知操作Ⅱ是蒸發(fā)溶液得到晶體；
（7）需要得到溶質固體，實驗中需要的儀器有電子天平、蒸發(fā)皿、玻璃棒等，還需要的玻璃儀器是燒杯和酒精燈；
（8）在轉移溶液時，如溶液轉移不完全，稱量得到氯化鈉固體質量減小，計算得到碳酸氫鈉質量分數(shù)增大；

解答： 解：【方案Ⅰ】選用重量法進行測定：可用如圖1中的裝置進行實驗．
（1）本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質量求碳酸氫鈉的質量分數(shù)，故應排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會導致測定結果偏高；
故答案為：吸收空氣中的CO₂；偏高；
（2）本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質量來計算碳酸氫鈉的質量，故需要直接測定的物理量是裝置C反應前后的質量，其質量差即為二氧化碳的質量；
故答案為：裝置C反應前后的質量；
【方案Ⅱ】選用滴定法進行測定：
（3）碳酸氫鈉和鹽酸反應方程式：
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
84g   1mol  
m     cmol/L×VmL×10^-3L/mol
m=

84g×cmol/L×Vml×10-3L/mol

1mol

=84cV×10^-3g，
碳酸氫鈉的質量分數(shù)為：

84cV×10-3g× 100 20

m1

×100%=

0.42cV

m1

×100%．
故答案為：

0.42cV

m1

×100%；
（4）二氧化碳能溶于水，用飽和碳酸氫鈉溶液可以降低二氧化碳的溶解度，減小實驗誤差；故答案為：飽和NaHCO₃；
（5）a、測定氣體體積時未冷卻至室溫，由于熱脹冷縮，導致所測體積偏大，會使測定結果偏高；
b、氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏小，導致碳酸氫鈉的測定結果偏低；
c、原Y形管內有空氣，后留有反應產生的氣體不影響實驗結果；
d、本題是用排水集氣法測定氣體體積，不需要干燥，d項無影響；
故選b；
【方案IV】其操作流程如圖3：試樣加入鹽酸溶解過濾得到溶液轉移到蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)結晶，冷卻析出固體稱量；
（6）依據(jù)分析可知操作Ⅱ是蒸發(fā)溶液得到晶體；
故答案為：蒸發(fā)；
（7）需要得到溶質固體，實驗中需要的儀器有電子天平、蒸發(fā)皿、玻璃棒等，還需要的玻璃儀器是燒杯和酒精燈；
故答案為：燒杯、酒精燈；
（8）在轉移溶液時，如溶液轉移不完全，稱量得到氯化鈉固體質量減小，計算得到碳酸氫鈉質量分數(shù)增大；
故答案為：偏高；

點評：本題考查較為綜合，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、計算能力和實驗能力的考查，注意把握物質的性質以及反應的實驗原理，難度中等．通過本題我們要知道在完成實驗時要盡可能的排除可能對實驗結果產生影響的因素，例如本題中空氣中二氧化碳對實驗結果的影響，水蒸氣的影響等．