Question

某同學進行試驗探究時，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）燒杯中未溶物僅為BaCO₃，理由是    ．
（2）假設試劑由大量Ba（OH）₂?8H₂O和少量BaCO₃組成，設計試驗方案，進行成分檢驗，在答題卡上寫出實驗步驟、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中的沉淀于是試管中，
步驟4：

（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^-1Ba（OH）₂?8H₂O溶液：準確稱取w克試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，    ，將溶液轉入    ，洗滌，定容，搖勻．
②滴定：準確量取25.00ml所配制Ba（OH）₂溶液于錐形瓶中，滴加指示劑，將    （填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）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Vml．
③計算Ba（OH）₂?8H₂O的質量分數=    （只列出算式，不做運算）
（4）室溫下，    （填“能”或“不能”） 配制1.0mol?L^-1Ba（OH）₂溶液．

Answer 1

【答案】分析：（1）Ba（OH）₂?8H₂O與CO₂作用轉化為BaCO₃；
（2）步驟2：預期現象和結論：有白色沉淀生成，說明有Ba²⁺；
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，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．
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將樣品在燒杯中溶解后，過濾，將濾液移入250mL容量瓶中，洗滌將洗滌液移入容量瓶，定容、搖勻；
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2：預期現象和結論：有白色沉淀生成，說明有Ba²⁺；
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，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，
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：步驟2：預期現象和結論：有白色沉淀生成，說明有Ba²⁺；
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，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；
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將樣品在燒杯中溶解后，過濾，將濾液移入250mL容量瓶中，洗滌將洗滌液移入容量瓶，定容、搖勻，
故答案為：溶解、過濾；250ml的容量瓶中；
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=，
故Ba（OH）₂?8H₂O的質量分數=×100%，
故答案為：×100%；
（4）室溫下，氫氧化鋇的溶解度為2.5g，溶液的物質的量濃度約是=0.15mol/L，故室溫下，不能配制1.0mol?L^-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，題目綜合性較大，難度中等，側重對實驗方案設計與化學計算，是對學生綜合能力的考查．