Question

20．某校課外小組為測定某碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質量分數，甲、乙兩組同學分別進行了下列相關實驗．
方案Ⅰ．甲組同學用沉淀分析法，按如圖1所示的實驗流程進行實驗：

（1）實驗時，過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為玻璃棒．
（2）檢驗沉淀B已洗凈操作是取少許最后一次濾出液于潔凈的試管中，先加硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液，若不產生白色沉淀則證明沉淀已經洗凈，若產生白色沉淀則證明沉淀沒有洗凈．
（3）在整個實驗過程中托盤天平至少使用4  次．
（4）若實驗中測得樣品質量為mg，沉淀質量為ng，則碳酸鈉的質量分數為$\frac{106n}{197m}×100%$．
方案Ⅱ．乙組同學的主要實驗（如圖2）

按如圖3所示裝置進行實驗：

（5）該實驗中裝置B盛放的物質是濃硫酸，分液漏斗中不能 （填“能”或“不能”）用鹽酸代替稀硫酸進行實驗．
（6）在C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體．
①樣品中碳酸鈉的質量分數越大，則實驗中吸收凈化后氣體的干燥管在充分吸收氣體前后的質量差越�。�（填“越大”、“越小”或“不變化”）
②D裝置的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保前一個干燥管中質量增加量的準確 性．
（7）有的同學認為為了減少實驗誤差，在反應前后都要通入N₂（如圖4），反應后通入N₂的目的是將B、C裝置中的殘留二氧化碳全部驅入D裝置的堿石灰中減小實驗誤差．

Answer 1

分析 方案Ⅰ、樣品溶液后加入氯化鋇，碳酸鈉和氯化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應，過濾、干燥得到碳酸鋇沉淀，通過碳酸鋇沉淀可求出碳酸鈉的物質的量，進而求得碳酸鈉的質量分數．
（1）根據過濾操作分析所需儀器；
（2）根據沉淀中附著的離子檢驗沉淀是否洗滌干凈；
（3）樣品需要稱量，烘干的沉淀需要稱量，且最后最后2次誤差小于0.1g；
（4）沉淀n為碳酸鋇，根據碳守恒，碳酸鈉的物質的量和碳酸鋇相等，進而計算質量分數；
方案Ⅱ、碳酸鈉和碳酸氫鈉與稀硫酸反應生成二氧化碳，把除去水蒸氣的二氧化碳被堿石灰吸收，通過堿石灰的增重求得二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量和樣品質量求得碳酸鈉的物質的量，進而求得質量分數．
（5）裝置B的作用是把氣體中的水蒸氣除去；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發；
（6）①等質量碳酸鈉和碳酸氫鈉與硫酸反應，碳酸氫鈉產生二氧化碳多；
②空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收；
（7）該方案關鍵是要獲得產生的CO₂的質量，故應保證產生的二氧化碳完全被吸收，而空氣中二氧化碳不能被吸收．

解答 解：（1）用漏斗制作過濾器，過濾時用玻璃棒引流，用燒杯盛濾液，故答案為：玻璃棒；
（2）檢驗沉淀B已洗凈操作為取少許最后一次濾出液于潔凈的試管中，先加硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液，若不產生白色沉淀則證明沉淀已經洗凈，若產生白色沉淀則證明沉淀沒有洗凈，
故答案為：取少許最后一次濾出液于潔凈的試管中，先加硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液，若不產生白色沉淀則證明沉淀已經洗凈，若產生白色沉淀則證明沉淀沒有洗凈；
（3）樣品需要稱量1次，烘干的沉淀需要稱量1次，且最后最后2次誤差小于0.1g，共至少需要稱量4次；
故答案為：4；
（4）沉淀n為碳酸鋇，物質的量$\frac{ng}{197g/mol}$=$\frac{n}{197}$mol，根據碳守恒，碳酸鈉的物質的量和碳酸鋇相等，故碳酸鈉的物質的量為：$\frac{n}{197}$mol，碳酸鈉的質量分數為：$\frac{\frac{n}{197}mol×106g/mol}{mg}$×100%=$\frac{106n}{197m}$×100%，故答案為：$\frac{106n}{197m}$×100%；
Ⅱ、（5）裝置B的作用是把氣體中的水蒸氣除去，故用濃硫酸來除去水蒸氣；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發，這樣制得二氧化碳氣體中含氯化氫，濃硫酸不能吸收氯化氫，則氯化氫被堿石灰吸收，導致測到二氧化碳質量偏高，等質量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產生二氧化碳多，則會導致碳酸氫鈉偏多，碳酸鈉偏小；
故答案為：濃硫酸；不能；
（6）①等質量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產生二氧化碳多，故若樣品中碳酸鈉的質量分數越大，則產生二氧化碳越少，則實驗中干燥管C在充分吸收氣體前后的質量差就越小；故答案為：越小；
②空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質量增加量的準確性；
故答案為：吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質量增加量的準確性；
（7）該方案關鍵是要獲得產生的CO₂的質量，實驗前容器內含有空氣，空氣中含有二氧化碳，會影響生成的二氧化碳的量，反應后裝置中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差，所以反應前后都要通入N₂，反應后通入N₂的目的是：排盡裝置內的空氣，將生成的二氧化碳從容器內排出，被C裝置中堿石灰吸收；
故答案為：將B、C裝置中的殘留二氧化碳全部驅入D裝置的堿石灰中減小實驗誤差．

點評 本題考查了物質性質的探究和組成分析判斷，主要是實驗過程的分析，掌握基本操作和測定原理是解題關鍵，題目難度中等．