Question

某纯碱样品中只含有NaHCO₃杂质，兴趣小组为了测定该样品中Na₂CO₃的纯度，设计了以下几种实验方案：
方案I：取一定量的样品配成溶液，滴加2滴酚酞，用c mol/LHCL溶液滴定至无色，用去HCl溶液的体积为V₁mL；再滴加2滴甲基橙，继续用c mol/LHCl溶液滴定至橙色，又用去HCl溶液的体积为V₂mL．用c、V₁、V₂计算出Na₂CO₃的纯度．
方案Ⅱ：称取m₁g样品溶于水，滴加过量BaCl₂溶液，过滤，将所得BaCO₃沉淀经洗涤、干燥后称得其质量为m₂ g，用m₁、m₂计算出Na₂CO₃的纯度．
方案Ⅲ：称取m₃g样品与足量稀H₂SO4溶液反应，用排饱和碳酸氢钠溶液的方法测得生成的CO₂的体积为V₃L（已换算成标准状况），用m₃、V₃计算出Na₂CO₃的纯度．
方案Ⅳ：称取m₄g样品与足量稀H₂SO₄溶液反应，将生成的气体用碱石灰吸收，称量，测得生成的CO₂的质量为m5 g，用m₄、m₅计算出Na₂CO₃的纯度．
回答下列问题：
（1）方案I中依次发生的反应的离子方程式是：

 

、

 

；
（2）方案Ⅱ中，怎样检验加入的BaCl₂溶液已过量，请简述操作方法：

 

；
（3）方案Ⅲ和Ⅳ中都有CO₂生成，不需要干燥就可测定CO₂体积或质量的是方案．

 

 （填序号）；若生成的CO₂部分残留在反应容器中，会使实验结果产生误差的是方案

 

（填序号），此误差会使测得的Na₂CO₃的纯度

 

（填“偏大“或“偏小“）；
（4）不用任何化学试剂（除样品外），请你再设计一个实验方案，测定该纯碱样品中Na₂CO₃的纯度．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：（1）方案Ⅰ是盐酸滴入碳酸钠溶液，开始无气体生成，随后生成气体，反应的离子方程式为：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）检验加入的BaCl₂溶液已过量，利用氯离子和银离子结合会生成白色沉淀设计，向上层清液中再滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成证明氯化钡过量；
（3）方案Ⅱ是测定固体反应前后质量变化，二氧化碳无影响，方案Ⅳ是测定生成二氧化碳气体质量，二氧化碳残留会产生误差，计算出m₅值，判断碳酸钠物质的量增大，从而判断测定结果的误差；
（4）称坩埚的质量为m₆，将一定量样品放入坩埚内称量坩埚和样品质量为m₇，充分灼烧坩埚中的样品，放在干燥器中冷却后再称量坩埚和残留固体的质量为m₈，用m₆、m₇、m₈计算碳酸钠的纯度．

解答： 解：（1）方案Ⅰ是盐酸滴入碳酸钠溶液，开始生成HCO₃^-，无气体生成，反应离子方程式为CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，随后 HCO₃^-和继续和H⁺反应生成二氧化碳气体，反应的离子方程式为 HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
故答案为：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）检验加入的BaCl₂溶液已过量，利用氯离子和银离子结合会生成白色沉淀设计，取上层清液加入试管中，向试管中滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成证明氯化钡过量；
故答案为：取上层清液加入试管中，向试管中滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成证明氯化钡过量；
（3）方案Ⅱ是测定固体反应前后质量变化，二氧化碳无影响；
方案Ⅳ是测定生成二氧化碳气体质量，二氧化碳残留会产生误差，设碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量分别为x、y，
根据样品质量为m₄g，列式106x+84y=m₄   ①
根据碳原子守恒列式x+y=

m5

44

           ②
由①②解得x=

44m4-84m5

44×22

，
若生成的CO₂部分残留在反应容器中，则m₅减小，碳酸钠物质的量x增大，测定结果偏大；
故答案为：Ⅱ；Ⅳ；偏大；
（4）称坩埚的质量为m₆，将一定量样品放入坩埚内称量坩埚和样品质量为m₇，充分灼烧坩埚中的样品，放在干燥器中冷却后再称量坩埚和残留固体的质量为m₈，用m₆、m₇、m₈计算碳酸钠的纯度．
故答案为：称坩埚的质量为m₆，将一定量样品放入坩埚内称量坩埚和样品质量为m₇，充分灼烧坩埚中的样品，放在干燥器中冷却后再称量坩埚和残留固体的质量为m₈，用m₆、m₇、m₈计算碳酸钠的纯度．

点评：本题是一个选择性试验，要求学生对题目有较深地认识，对实验现象的考查，既可以是直接由实验现象得出正确的结论，也可以是将实验的方法与正确的结论联系起来进行设问．