Question

5．工业生产的纯碱中常含有少量NaCl杂质．为测定某纯碱样品的纯度，化学课外活动小组设计了4种实验方案：
方案1．取样品溶解后，加试剂使CO₃^2-沉淀，测定沉淀的质量． 
操作步骤有：①称量并溶解样品；②加入足量的BaCl₂溶液；③过滤；④洗涤；⑤干燥；⑥称量并进行恒重操作． 
（1）实验时所需的定量实验仪器为电子天平，判断是否达到恒重的标准是前后两次称量的质量差不超过0.001g． 
方案2．用0.100mol/L 盐酸滴定．具体过程如图：

（2）操作1 所需要的仪器有烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管． 
（3）操作2 时选择的指示剂为甲基橙，当溶液黄色恰好变为橙色，且半分钟内不褪色时，说明达到了操作2终点． 
（4）为减少实验的偶然误差，通常的处理办法是做2～3次平行实验，取平均值． 
（5）操作2 时若锥形瓶内有少量液体溅出，则测定结果偏低；若盛装待测液的锥形瓶未用待测液润洗，测定结果无影响（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”）． 
方案3．用稀酸将CO₃^2-转化为CO₂测定CO₂的质量．实验装直如图：

操作步骤有：①检查装直的气密性；②在干燥管内装满碱石灰，称量质量为m₁g；①称量ag样品装入广口瓶B中；④关闭止水夹；⑤缓慢加入稀H₂SO₄至不再产生气体为止；⑥打开止水夹；⑦缓缓鼓在空气数分钟，再称量干燥管，质量为m₂g． 
（6）该方案样品中纯碱的质量分数为$\frac{53（{m}_{2}-{m}_{1}）}{22a}$ （用代数式表示）． 
（7）有同学认为空气中的水蒸气会进入干燥管导致测量结果（选填“偏高”、“偏低”、“无影响”）．改进措施可以是在干燥管右边再加一个装有碱石灰的干燥管． 
方案4．用稀酸将CO₃^2-转化为CO₂，测定CO₂的体积． 
（8）下列装置中，适合该方案的是D（选填序号）．

Answer 1

分析 （1）根据天平的感量确定称量仪器，当前后两次称量的质量差不超过0.001g时说明已经达到恒重；
（2）根据一定物质的量浓度溶液的配制步骤选取实验仪器；
（3）甲基橙的变色范围是3.1-4.4，碳酸钠溶液呈碱性，所以滴有甲基橙的碳酸钠溶液呈黄色，当滴定终点时，溶液黄色恰好变成橙色；
（4）为减少误差，应多做几次实验取平均值；
（5）能影响溶质物质的量的因素影响测定结果，否则不影响测定结果；
（6）方案三根据二氧化碳和碳酸钠的关系式计算其质量分数；
（7）空气中的水蒸气会进入干燥管导致二氧化碳的质量偏大；在干燥管后加一装有碱石灰的干燥管，吸收空气中的水和二氧化碳；
（8）用排溶液的方法测量气体体积，导管应该是“短进长出”，且所用溶液不能和二氧化碳反应．

解答 解：（1）方案一 托盘天平的过量是0.1g，电子天平的感量是0.001g，所以称量药品时用电子天平，当前后两次称量的质量差不超过0.001g时说明已经达到恒重，
故答案为：电子天平；前后两次称量的质量差不超过0.001g；
（2）方案二①配制一定物质的量浓度溶液时，用烧杯溶解固体药品，用玻璃棒搅拌固体溶解和引流溶液，用容量瓶配制溶液，用胶头滴管定容，
故答案为：烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管；
（3）甲基橙的变色范围是3.1-4.4，碳酸钠溶液呈碱性，所以滴有甲基橙的碳酸钠溶液呈黄色，当滴定终点时，溶液呈酸性，溶液黄色恰好变成橙色，且半分钟内不褪色，
故答案为：黄色恰好变成橙色，且半分钟内不褪色；
（4）为减少误差，应多做几次实验取平均值，即做2-3次平行实验，
故答案为：做2-3次平行实验；
（5）滴定时若锥形瓶内有少量液体溅出，导致锥形瓶内溶液中溶质减少，所以测定结果偏低，若盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过，未用未知液润洗，对锥形瓶内溶液中的溶质无影响，所以测定结果无影响，
故答案为：偏低；无影响；
（6）碱石灰吸收的物质是二氧化碳，二氧化碳的质量是（W₂-W₁）g，根据碳原子守恒得碳酸钠的质量=$\frac{106（{m}_{2}-{m}_{1}）}{44}$，
则纯碱的质量分数=$\frac{53（{m}_{2}-{m}_{1}）}{22a}$；
故答案为：$\frac{53（{m}_{2}-{m}_{1}）}{22a}$；
（7）空气中的水蒸气会进入干燥管导致二氧化碳的质量偏大，则碳酸钠的质量偏大，计算结果偏高；空气中的水蒸气进入干燥管而影响二氧化碳的测定，为防止水蒸气的干扰，应该在干燥管右边再加一个装有碱石灰的干燥管，
故答案为：偏高；在干燥管右边再加一个装有碱石灰的干燥管；
（8）用排溶液的方法测量气体体积，导管应该是“短进长出”，即进气管长度小于出液管长度，且所用溶液不能和二氧化碳反应，碳酸氢钠中含有碳酸氢根离子能抑制二氧化碳的溶解，
故答案为：D．

点评 本题主要考查了物质含量测定方法，掌握实验原理是解题的关键，需要注意的是二氧化碳和水蒸气对二氧化碳的测定有影响，所以为防止干扰要先除去空气中二氧化碳和水蒸气，为易错点．