Question

18．某同學在課余時間利用侯德榜制堿法的原理制得了一些純堿，經檢驗，樣品中含有少量NaCl．現欲用實驗測定樣品的純度，該同學設計了多種方法：
方法一：重量法測定樣品中Cl^-的質量分數：在樣品中加入酸化的硝酸銀溶液，稱量沉淀AgCl的質量．
方法二：重量法測定樣品中CO₃^2-的質量分數：將CO₃^2-沉淀后稱量沉淀質量．
方法三：用稀酸將CO₃^2-轉化成CO₂，再用吸收劑吸收CO₂，通過測定吸收劑的增量求算純度．
試問：
（1）方法一中應選用硝酸進行酸化．方法二中最好選用BaCl₂溶液（填“BaCl₂溶液”或“CaCl₂溶液”）做沉淀劑（已知：Ksp（BaCO₃）=2.6×10^-9，Ksp（CaCO₃）=4.96×10^-9）．兩種方法均需經過①取樣并稱量；②滴加試液；③過濾；④洗滌；⑤干燥；⑥稱量至質量恒定．
（2）該同學選擇用第三種方法測定樣品純度，并設計了如圖裝置：

①裝置B和C的作用分別是：B吸收反應生成的CO₂；C防止空氣中的CO₂、水蒸氣被B中堿石灰吸收．
②A處通空氣的目的是使得生成的CO₂氣體全部被B中堿石灰吸收．
為盡量減少實驗誤差，你認為該裝置還應該作何改進？加一個除去空氣中CO₂的裝置或將A處的空氣改成N₂等．
（3）有同學指出可以用標準鹽酸滴定樣品溶液中Na₂CO₃的方法測定純度．
你認為需要知道或測定的數據有（請同時用字母表示并注明其合理單位，如“樣品質量m g”等）樣品質量mg、標準鹽酸的濃度cmol•L^-1、所用鹽酸體積VmL．請用以上數據計算樣品中Na₂CO₃的質量分數$\frac{cV×10{\;}^{-3×}106}{2m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）沉淀氯離子需要在稀硝酸酸化的硝酸銀溶液中生成白色沉淀檢驗氯離子的存在；重量法測定樣品中CO₃^2-的質量分數：將CO₃^2-沉淀后稱量沉淀質量，可以加入氯化鋇做沉淀劑，兩種方法均需經過①取樣并稱量；②滴加試液；③過濾；④洗滌；⑤干燥；⑥稱量至質量恒定；
（2）①樣品中加入稀硫酸反應生成二氧化碳含有水蒸氣，通過濃硫酸吸收水蒸氣得到干燥二氧化碳，通過裝置D吸收二氧化碳，裝置C堿石灰是避免空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D引起測定誤差；
②A處通空氣的目的是把生成的二氧化碳全部趕到裝置D中吸收，減小測定誤差；
（3）用標準鹽酸滴定樣品溶液中Na₂CO₃的方法測定純度，需要測定的數據為樣品質量m g、標準鹽酸的濃度c mol•L^-1 ，所用鹽酸體積V mL，計算方法是利用消耗鹽酸物質的量結合化學方程式計算碳酸鈉物質的量得到治療，計算碳酸鈉質量分數．

解答 解：（1）方法一：重量法測定樣品中Cl^-的質量分數：在樣品中加入酸化的硝酸銀溶液，稱量沉淀AgCl的質量，計算氯化鈉質量得到碳酸鈉質量，測定碳酸鈉質量分數，上述過程用稀硝酸酸化的硝酸銀溶液中生成白色沉淀檢驗氯離子的存在，重量法測定樣品中CO₃^2-的質量分數：加入氯化鋇溶液將CO₃^2-沉淀后稱量沉淀質量，兩種方法均需經過①取樣并稱量；②滴加試液；③過濾；④洗滌；⑤干燥；⑥稱量至質量恒定；
故答案為：硝酸；BaCl₂溶液；洗滌；干燥；
（2）①樣品中加入稀硫酸反應生成二氧化碳含有水蒸氣，通過濃硫酸吸收水蒸氣得到干燥二氧化碳，通過裝置D吸收二氧化碳，裝置C堿石灰是避免空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D引起測定誤差；
故答案為：吸收反應生成的CO₂；防止空氣中的CO₂、水蒸氣被B中堿石灰吸收；
②A處通空氣的目的是把生成的二氧化碳全部趕到裝置D中吸收，減小測定誤差，為盡量減少實驗誤差，該裝置還應該改進，加一個除去空氣中CO₂的裝置或將A處的空氣改成N₂等；
故答案為：使得生成的CO₂氣體全部被B中堿石灰吸收；加一個除去空氣中CO₂的裝置或將A處的空氣改成N₂等；
（3）用標準鹽酸滴定樣品溶液中Na₂CO₃的方法測定純度，根據裝置圖需要測定的數據為樣品質量m g、標準鹽酸的濃度c mol•L^-1 ，所用鹽酸體積V mL，
根據關系式法：Na₂CO₃～2HCl
                         1               2
      n（Na₂CO₃）      cV×10^-3mol，
n（Na₂CO₃）=$\frac{cV×10{\;}^{-3}}{2}$mol，m（Na₂CO₃）=nM=$\frac{cV×10{\;}^{-3}×106}{2}$g，
則樣品中Na₂CO₃的質量分數為$\frac{cV×10{\;}^{-3×}106}{2m}$×100%；
故答案為：樣品質量m g、標準鹽酸的濃度c mol•L^-1、所用鹽酸體積V mL；$\frac{cV×10{\;}^{-3×}106}{2m}$×100%．

點評 本題考查實驗室測定純堿的純度，難度中等，注意排除空氣中的CO₂、水蒸氣對實驗的影響，關系式法的計算．