题目内容

17.化学兴趣小组设计以下实验方案,测定某已部分变质的小苏打样品中Na2CO3的质量分数.
[方案一]
称取一定质量样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算.
(1)坩埚中发生反应的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑;
(2)实验中,需加热至恒重的目的是保证NaHCO3分解完全.
[方案二]
称取一定质量样品m g,置于小烧杯中,加适量水溶解;向小烧杯中加入足量Ba(OH)2溶液,过滤,洗涤、干燥沉淀,称量固体质量,计算.
(3)过滤操作中,除了烧杯、漏斗外,还要用到的玻璃仪器为玻璃棒.
(4)实验中判断沉淀是否完全的方法是取少量上层清液于一支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,观察是否有白色沉淀生成,若没有白色沉淀生成,则沉淀完全;反之则没有沉淀完全.
(5)若最后称量的沉淀没有干燥,则测得碳酸钠的质量分数将偏低.(填“偏高”“偏低“或“无影响”)

分析 [方案一]碳酸氢钠不稳定,受热易分解,根据加热前后固体质量变化,根据差量法求碳酸氢钠的质量,进而求得碳酸钠的质量分数.
(1)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳;
(2)加热恒重保证碳酸氢钠完全分解;
[方案二]碳酸钠和碳酸氢钠都和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀,根据生成沉淀的质量来计算碳酸钠的质量分数.
(3)根据过滤操作考虑所需仪器;
(4)可取上层清液,继续加沉淀剂,看是否生成沉淀;
(5)依据实验方案计算碳酸钠含量的过程分析判断误差.

解答 解:[方案一](1)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式为:2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑,
故答案为:2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑;
(2)实验原理是根据加热前后固体质量变化来计算碳酸氢钠,故应保证碳酸氢钠完全分解,加热恒重则碳酸氢钠完全分解,
故答案为:保证NaHCO3分解完全;
[方案二](3)过滤时需用玻璃棒引流,
故答案为:玻璃棒;
(4)可取上层清液,继续加沉淀剂,看是否生成沉淀,具体操作为:取上层清液少许于试管中,加入氢氧化钡溶液,若无沉淀生成,则沉淀完全,
故答案为:取少量上层清液于一支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,观察是否有白色沉淀生成,若没有白色沉淀生成,则沉淀完全;反之则没有沉淀完全;
(5)设得到沉淀BaCO3质量为ng,称取一定质量样品m g,和过量氢氧化钡溶液反应,设碳酸钠物质的量为x,碳酸氢钠物质的量为y,依据元素守恒和质量列式计算,
106x+84y=m
x+y=$\frac{n}{197}$
x=$\frac{m-\frac{84n}{197}}{22}$,
碳酸钠质量分数=$\frac{(\\;m-\frac{84n}{197})×106}{22m}$×100%,
若最后称量的沉淀没有干燥,则n值增大,计算得到碳酸钠质量分数减小,测定结果偏低,
故答案为:偏低.

点评 本题考查碳酸钠含量的测定实验,为高频考点,把握实验装置的作用及实验目的为解答的关键,侧重分析、计算及实验能力的综合考查,题目难度中等.

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