题目内容
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两种实验方案：【方案一】取样品溶解后，加试剂使CO32-沉淀，测定沉淀的质量．
【方案二】用稀酸将CO32-转化为CO2，测定CO2的质量．
（1）方案一的操作步骤有：①称量样品W1 g并溶解样品；②加入足量的BaCl2溶液；③过滤；④洗涤；⑤干燥；⑥称量沉淀W2 g并进行恒重操作，最后称量沉淀W3 g．
称量时所需定量实验仪器为______．根据方案一的数据，算出样品中纯碱的质量分数为______（用代数式表示）．
（2）方案二的实验装置如图：
操作步骤有：①检查装置的气密性；②在干燥管内装满碱石灰，称量质量为W1 g；③称量W2 g样品装入广口瓶B中；④缓缓鼓入空气数分钟；⑤关闭止水夹，缓慢加入稀H2SO4至不再产生气体为止；⑥打开止水夹；⑦缓缓鼓入空气数分钟，再称量干燥管，质量为W3 g．
根据方案二的数据，算出样品中纯碱的质量分数为______（用代数式表示）．图中装置A的作用是______．装置C的作用是______．如果没有装置A和实验操作④⑦，会导致测量结果______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．有同学认为空气中的水蒸气会进入干燥管导致测量结果______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”），改进措施可以是______．
【答案】分析：方案二：（1）称量用到的仪器是托盘天平；根据实验步骤，最后称量沉淀W3g为碳酸钡沉淀，根据碳酸根离子与碳酸钠的关系，计算出样品中纯碱的质量分数；
（2）根据碳酸钠与硫酸反应生成二氧化碳的物质的量，计算出碳酸钠的物质的量，再计算出碳酸钠的质量分数；空气中含有二氧化碳，属于酸性氧化物能被碱液吸收，浓硫酸具有吸水性，据此分析；如果没有装置A和实验操作④⑦，测定的二氧化碳的质量偏小，测定结果偏低；空气中的水蒸气会进入干燥管导，导致干燥管质量增加，测定的生成二氧化碳的质量偏大，结果偏大；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，可以减小测定结果．
解答：解：方案二：（1）称量质量用到仪器托盘天平；W3g为碳酸钡沉淀，物质的量是
mol，碳酸钠与碳酸钡物质的量相等，样品中纯碱的质量分数为：
=
，
故答案为：托盘天平；
；
（2））碱石灰吸收的物质是二氧化碳，二氧化碳的质量是（W3-W1）g，根据碳原子守恒得碳酸钠的质量=
，则纯碱的质量分数=
=
，
空气中含有二氧化碳，A中氢氧化钠溶液用于吸收空气中二氧化碳，防止干扰碳酸钠的测定；反应生成的二氧化碳中含有水蒸气，碱石灰能吸收水蒸气而避免影响二氧化碳的测定，所以用C装置中的浓硫酸吸收水蒸气；如果没有装置A和实验操作④⑦，会导致干燥管中生成二氧化碳的质量减小，测定结果偏低；空气中的水蒸气进入干燥管而影响二氧化碳的测定，导致二氧化碳的质量偏大，测定结果偏低；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：
；吸收空气中的CO2，减少误差；吸收气体中是水蒸汽，减少误差；偏小；偏大；在干燥管后加一装有碱石灰的干燥管．
点评：本题考查了探究物质的组成和测量物质的含量，注意空气中含有的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．
（2）根据碳酸钠与硫酸反应生成二氧化碳的物质的量，计算出碳酸钠的物质的量，再计算出碳酸钠的质量分数；空气中含有二氧化碳，属于酸性氧化物能被碱液吸收，浓硫酸具有吸水性，据此分析；如果没有装置A和实验操作④⑦，测定的二氧化碳的质量偏小，测定结果偏低；空气中的水蒸气会进入干燥管导，导致干燥管质量增加，测定的生成二氧化碳的质量偏大，结果偏大；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，可以减小测定结果．
解答：解：方案二：（1）称量质量用到仪器托盘天平；W3g为碳酸钡沉淀，物质的量是
mol，碳酸钠与碳酸钡物质的量相等，样品中纯碱的质量分数为：=，故答案为：托盘天平；
；（2））碱石灰吸收的物质是二氧化碳，二氧化碳的质量是（W3-W1）g，根据碳原子守恒得碳酸钠的质量=
，则纯碱的质量分数==，空气中含有二氧化碳，A中氢氧化钠溶液用于吸收空气中二氧化碳，防止干扰碳酸钠的测定；反应生成的二氧化碳中含有水蒸气，碱石灰能吸收水蒸气而避免影响二氧化碳的测定，所以用C装置中的浓硫酸吸收水蒸气；如果没有装置A和实验操作④⑦，会导致干燥管中生成二氧化碳的质量减小，测定结果偏低；空气中的水蒸气进入干燥管而影响二氧化碳的测定，导致二氧化碳的质量偏大，测定结果偏低；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：
；吸收空气中的CO2，减少误差；吸收气体中是水蒸汽，减少误差；偏小；偏大；在干燥管后加一装有碱石灰的干燥管．点评：本题考查了探究物质的组成和测量物质的含量，注意空气中含有的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．
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（12分）碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
| 开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
(1)工业上常用一定浓度的纯碱溶液清洗铁屑，目的是 。
(2)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH至 a，a的范围是 。
(3)已知室温下，Al(OH)3的Ksp=1.3×10-33，当pH=5时，溶液中c(Al3+)=
(4)在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为 ；O2参与反应的离子方程式为
(5)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子，可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为 。
（12分）碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
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沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Al(OH)3 |
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开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
3.4 |
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完全沉淀 |
3.2 |
9.7 |
4.4 |
回答下列问题：
(1)工业上常用一定浓度的纯碱溶液清洗铁屑，目的是 。
(2)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH至 a，a的范围是 。
(3)已知室温下，Al(OH)3的Ksp=1.3×10-33，当pH=5时，溶液中c(Al3+)=
(4)在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为 ；O2参与反应的离子方程式为
(5)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子，可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子。该水解反应的离子方程式为 。
