Question

7．某同學進行實驗研究時，欲配制1.0mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，但只找到在空氣中暴露已久的Ba（OH）₂•8H₂O試劑（化學式量：315）．在室溫下配制溶液時發現所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在大量未溶物．為探究其原因，該同學查得Ba（OH）₂•8H₂O在283K、293K和303K時的溶解度（g/100g H₂O）分別為2.5、3.9和5.6．
（1）燒杯中未溶物可能僅為BaCO₃，理由是Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉化為BaCO₃．
（2）假設試劑由大量Ba（OH）₂•8H₂O和少量BaCO₃組成．設計實驗方案，進行成分檢
驗．寫出實驗步驟、預期現象和結論．（不考慮結晶水的檢驗；室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6）
限選試劑及儀器：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH計、燒杯、試管帶塞導氣管、滴管

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，過濾，得濾液和沉淀．
步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸．
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，取適量步驟1中的沉淀于試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中．
步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其 pH值

（3）將試劑初步提純后，準確測定其中Ba（OH）₂•8H₂O的含量．實驗如下：
①配制250mL約0.1mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液：準確稱取w克試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，溶解，將溶液轉入250ml的容量瓶中，洗滌，定容，搖勻．
②滴定：準確量取25.00mL所配Ba（OH）₂溶液于錐形瓶中，滴加指示劑，將0.1980（填“0.0210”、“0.0536”、“0.1980”或“1.5000”）mol•L^-1鹽酸裝入50mL酸式滴定管，滴定至終點，記錄數據．重復滴定2次．平均消耗鹽酸V mL．
③計算Ba（OH）₂•8H₂O的質量分數=$\frac{0.25L×\frac{0.198V}{50}mol×315g/mol}{wg}$×100%（只列出算式，不做運算）．
（4）室溫下，不能（填“能”或“不能”） 配制1.0 mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液．

Answer 1

分析 （1）氫氧化鋇能夠與二氧化碳反應生成碳酸鋇；
（2）步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中，BaCO₃能和鹽酸反應生成的二氧化碳氣體能使石灰水變渾濁，故預期現象和結論：試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結合步驟2說明沉淀是BaCO₃；
步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其pH值．預期現象和結論：pH＞9.6，說明有大量的OH^-，綜合上面步驟可知試劑由大量Ba（OH）₂•8H₂O和少量BaCO₃組成，假設成立；
（3）①依據配制一定物質的量濃度溶液的配制步驟選擇合適的儀器，據此解答；
②鹽酸體積最多不能多于50ml，根據50mL計算鹽酸的最小濃度，應該是選大于最小濃度而且接近的；
③令250mL溶液中氫氧化鋇的濃度為cmol/L，根據消耗的鹽酸列方程計算c的值，進而計算250mL溶液中氫氧化鋇的物質的量，據此計算樣品中Ba（OH）2•8H2O的質量分數；
（4）根據氫氧化鋇的溶解度估算飽和溶液的物質的量濃度，據此判斷．

解答 解：（1）燒杯中未溶物僅為BaCO₃，則由于Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉化為BaCO₃，
故答案為：Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉化為BaCO₃；
（2）步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中，BaCO₃能和鹽酸反應生成的二氧化碳氣體能使石灰水變渾濁，故預期現象和結論：試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結合步驟2說明沉淀是BaCO₃；
步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其pH值．預期現象和結論：pH＞9.6，說明有大量的OH^-，綜合上面步驟可知試劑由大量Ba（OH）₂•8H₂O和少量BaCO₃組成，假設成立；
故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，過濾，得濾液和沉淀．	----------
步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸．	有白色沉淀生成，說明有Ba2+
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導氣管塞緊試管，把導氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中	試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結合步驟2說明沉淀是BaCO3
步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計測其 pH值	pH＞9.6，說明有 大量的OH-，綜合上面步驟可知試劑由大量Ba（OH）2•8H2O和少量BaCO3組成，假設成立

（3）①配制250mL約0.1mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液：準確稱取w克試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，溶解，將溶液轉入250mL容量瓶中，洗滌，定容，搖勻，
故答案為：溶解；250ml的容量瓶；
②鹽酸體積最多不能多于50ml，根據50mL計算鹽酸的最小濃度，令鹽酸的最小濃度為amol/L，則：
0.025L×0.1mol/L×2=amol/L×0.05L，解得a=0.1mol/L，應該是選大于最小濃度而且接近的，故選擇0.1980mol/L的鹽酸，
故答案為：0.1980；
③令250mL溶液中氫氧化鋇的濃度為cmol/L，則：
0.025L×cmol/L×2=0.1980mol/L×V×10^-3L，解得c=$\frac{0.198V}{50}$，
故Ba（OH）₂•8H₂O的質量分數=$\frac{0.25L×\frac{0.198V}{50}mol×315g/mol}{wg}$×100%；
故答案為：$\frac{0.25L×\frac{0.198V}{50}mol×315g/mol}{wg}$×100%；
（4）室溫下，氫氧化鋇的溶解度為3.9g，溶液的物質的量濃度約是$\frac{\frac{3.9g}{171g/mol}}{0.1L}$=0.23mol/L，所以室溫下不能配制1.0mol/L的¹Ba（OH）₂溶液，故答案為：不能．

點評 本題考查物質成分與含量測定、對實驗方案的理解與設計、溶液配制、中和滴定、化學計算等，題目綜合性強，難度較大，側重對實驗方案設計與化學計算．