Question

某同学进行试验探究时，欲配制1.0mol?L^-1Ba（OH）₂溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba（OH）₂?8H₂O试剂（化学式量：315）．在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物．为探究原因，该同学查得Ba（OH）₂?8H₂O在283K、293K和303K时的溶解度（g/100g H₂O）分别为2.5、3.9和5.6．
（1）烧杯中未溶物仅为BaCO₃，理由是______．
（2）假设试剂由大量Ba（OH）₂?8H₂O和少量BaCO₃组成，设计试验方案，进行成分检验，在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论．（不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6）
限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀．
步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸．
步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，______
步骤4：

（3）将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba（OH）₂?8H₂O的含量．实验如下：
①配制250ml 约0.1mol?L^-1Ba（OH）₂?8H₂O溶液：准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水，______，将溶液转入______，洗涤，定容，摇匀．
②滴定：准确量取25.00ml所配制Ba（OH）₂溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将______　（填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol?L^-1盐酸装入50ml酸式滴定管，滴定至终点，记录数据．重复滴定2次．平均消耗盐酸Vml．
③计算Ba（OH）₂?8H₂O的质量分数=______（只列出算式，不做运算）
（4）室温下，______（填“能”或“不能”） 配制1.0mol?L^-1Ba（OH）₂溶液．

Answer 1

解：（1）烧杯中未溶物仅为BaCO₃，则由于Ba（OH）₂?8H₂O与CO₂作用转化为BaCO₃，
故答案为：Ba（OH）₂?8H₂O与CO₂作用转化为BaCO₃；
（2）步骤2：预期现象和结论：有白色沉淀生成，说明有Ba²⁺；
步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，滴加稀盐酸，用带塞导气管塞紧试管，把导气管插入装有澄清石灰水的烧杯中，
预期现象和结论：试管中有气泡生成，烧杯中的澄清石灰水变浑浊，结合步骤2说明沉淀是BaCO₃；
步骤4：取适量滤液于烧杯中，用pH计测其pH值．预期现象和结论：pH＞9.6，说明有大量的OH^-，综合上面步骤可知试剂由大量Ba（OH）₂?8H₂O和少量BaCO₃组成，假设成立，
故答案为：步骤2：预期现象和结论：有白色沉淀生成，说明有Ba²⁺；
步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，滴加稀盐酸，用带塞导气管塞紧试管，把导气管插入装有澄清石灰水的烧杯中；
预期现象和结论：试管中有气泡生成，烧杯中的澄清石灰水变浑浊，结合步骤2说明沉淀是BaCO₃；
步骤4：取适量滤液于烧杯中，用pH计测其pH值；
预期现象和结论：pH＞9.6，说明有大量的OH^-，综合上面步骤可知试剂由大量Ba（OH）₂?8H₂O和少量BaCO₃组成，假设成立；
（3）①将样品在烧杯中溶解后，过滤，将滤液移入250mL容量瓶中，洗涤将洗涤液移入容量瓶，定容、摇匀，
故答案为：溶解、过滤；250ml的容量瓶中；
②盐酸体积最多不能多于50ml，根据50mL计算盐酸的最小浓度，令盐酸的最小浓度为amol/L，则：
0.025L×0.1mol/L×2=amol/L×0.05L，解得a=0.1mol/L，应该是选大于最小浓度而且接近的，故选择0.1980mol/L的盐酸，
故答案为：0.1980；
③令250mL溶液中氢氧化钡的浓度为cmol/L，则：
0.025L×cmol/L×2=0.1980mol/L×V×10^-3L，解得c=，
故Ba（OH）₂?8H₂O的质量分数=×100%，
故答案为：×100%；
（4）室温下，氢氧化钡的溶解度为2.5g，溶液的物质的量浓度约是=0.15mol/L，故室温下，不能配制1.0mol?L^-1Ba（OH）₂溶液，
故答案为：不能．
分析：（1）Ba（OH）₂?8H₂O与CO₂作用转化为BaCO₃；
（2）步骤2：预期现象和结论：有白色沉淀生成，说明有Ba²⁺；
步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，滴加稀盐酸，用带塞导气管塞紧试管，把导气管插入装有澄清石灰水的烧杯中．
预期现象和结论：试管中有气泡生成，烧杯中的澄清石灰水变浑浊，结合步骤2说明沉淀是BaCO₃；
步骤4：取适量滤液于烧杯中，用pH计测其pH值；
预期现象和结论：pH＞9.6，说明有大量的OH^-，综合上面步骤可知试剂由大量Ba（OH）₂?8H₂O和少量BaCO₃组成，假设成立，
（3）①将样品在烧杯中溶解后，过滤，将滤液移入250mL容量瓶中，洗涤将洗涤液移入容量瓶，定容、摇匀；
②盐酸体积最多不能多于50ml，根据50mL计算盐酸的最小浓度，应该是选大于最小浓度而且接近的；
③令250mL溶液中氢氧化钡的浓度为cmol/L，根据消耗的盐酸列方程计算c的值，进而计算250mL溶液中氢氧化钡的物质的量，据此计算样品中Ba（OH）₂?8H₂O的质量分数．
（4）根据氢氧化钡的溶解度估算饱和溶液的物质的量浓度，据此判断．
点评：本题考查物质成分与含量测定、对实验方案的理解与设计、溶液配制、中和滴定、化学计算等，题目综合性较大，难度中等，侧重对实验方案设计与化学计算，是对学生综合能力的考查．