Question

7．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．[已知Ba（HCO₃）₂可溶于水]
方案Ⅰ．甲組同學用沉淀分析法，按如圖所示的實驗流程進行實驗：

（1）實驗時，過濾操作中，除了燒杯、玻璃棒外，還要用到的玻璃儀器為漏斗．
（2）洗滌沉淀B的操作是用玻璃棒引流，注入蒸餾水，直至剛好沒過沉淀，待水自然流干后，重復操作2-3次．
（3）若實驗中測得樣品質量為m g，沉淀B質量為n g，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流程圖如下：

按如圖所示裝置進行實驗：

（4）該實驗中裝置B盛放的物質是濃硫酸，分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸測量結果將偏小（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）．
（5）在C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體．D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．
（6）有的同學認為為了減少實驗誤差，在反應前后都通入N₂，反應后通入N₂的目的是將B、C裝置中殘留CO₂全部驅入D裝置的堿石灰中，減小實驗誤差．
方案III：氣體分析法
（7）把一定量樣品與足量稀硫酸反應后，用如圖裝置測量產生CO₂氣體的體積，B溶液最好采用b（以下選項中選擇）使測量誤差較小．

a．飽和碳酸鈉溶液　　    b．飽和碳酸氫鈉溶液   c．飽和氫氧化鈉溶液　　　d．飽和硫酸銅溶液
（8）但選用該溶液后實驗結果仍然不夠準確，其原因可能是部分水殘留在BC之間玻璃導管內．

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）過濾裝置分析需要的儀器主要為燒杯、玻璃棒、漏斗等，過濾時用玻璃棒引流；
（2）洗滌沉淀是在過濾器中加入蒸餾水洗滌；
（3）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、稱取一定量樣品裝入廣口瓶中，打并止水夾，緩慢鼓入空氣數分鐘用來趕凈裝置中的空氣，關閉止水夾，在干燥管內填滿堿石灰，稱量，緩慢加入稀硫酸至不再產生氣體為止，打開止水夾，緩慢鼓入空氣數分鐘，把生成的二氧化碳全部趕到堿石灰干燥管中全部吸收，再稱量干燥管質量，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．
（4）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；
（5）空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收；
（6）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；
方案Ⅲ、根據樣品和硫酸反應，測量產生二氧化碳的體積，進而計算碳酸鈉的質量分數．
（7）所選液體不溶解二氧化碳；
（8）部分水殘留在玻璃導管內，會使得測得二氧化碳體積偏小．

解答 解：（1）過濾裝置分析需要的儀器主要為燒杯、玻璃棒、漏斗等，故答案為：漏斗；
（2）洗滌沉淀的操作是在過濾器中加水浸沒沉淀使水自然留下，重復操作2-3次；
故答案為：用玻璃棒引流，注入蒸餾水，直至剛好沒過沉淀，待水自然流干后，重復操作2-3次；
（3）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、（4）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；偏小；
（5）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，以確保前一個干燥管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，以確保前一個干燥管中質量增加量的準確性；
（6）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裝置中殘留CO₂全部驅入D裝置的堿石灰中，減小實驗誤差；
（7）利用測定反應生成的二氧化碳氣體體積的方法測定，在碳酸氫鈉溶液中二氧化碳不反應，溶解度減小，利用裝置圖排飽和碳酸氫鈉溶液測定二氧化碳氣體的體積，二氧化碳和碳酸鈉、氫氧化鈉都反應，在硫酸銅溶液中也溶解，故答案為：b；
（8）部分水殘留在BC玻璃導管內，會使得測得二氧化碳體積偏小，故答案為：部分水殘留在BC之間玻璃導管內．

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．