Question

3．为测定CO₂的相对分子质量，某实验小组三位同学选用含NaHCO₃的样品（质量均为m₁g）和其它合理的试剂，进行了以下三个实验．

完成下列填空：
甲用重量法确定CO₂的质量，装置如图1：
（1）B中反应的化学方程式为2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O．
（2）实验中持续缓缓通入空气，其作用之一是把生成的CO₂全部排入后续装置中，使之完全被吸收；另有作用为搅拌装置B中的反应物，使之充分反应．
（3）不能提高测定精确度的措施是c．
a．向B内加入酸之前，排尽装置内的CO₂气体
b．向B内滴加酸时不宜过快
c．在B、C之间增添盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气装置
d．在D后增添盛有碱石灰的干燥管
（4）乙用滴定法确定CO₂的物质的量将样品配制成100mL溶液，从中取出20.00mL，用c mol•L^-1的盐酸滴定（甲基橙作指示剂）．当溶液由黄色变为橙色，且保持30s不变时，停止滴定．平行测定三次，有关实验数据记录如下表．m₁ g样品产生CO₂的物质的量为0.125cmol．

实验编号	待测液体积 （mL）	消耗盐酸体积（mL）
		初读数	末读数
1	20.00	0.00	25.02
2	20.00	0.20	28.80
3	20.00	1.30	26.28

（5）丙用气体体积法确定CO₂的体积，装置如右上图所示．
①为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为饱和碳酸氢钠溶液；
②若该装置气密性良好，读数平视，但测得的“CO₂体积”数据仍然偏小，其原因可能是水准管的液面高于量气管中的液面．
（6）确定CO₂的相对分子质量，选用甲、乙（限用“甲”、“乙”、“丙”进行填写）的实验数据为最佳．

Answer 1

分析 （1）重量法确定CO₂的质量，根据实验装置图可知，装置B用于产生二氧化碳，用碳酸氢钠与稀硫酸反应，装置C用于干燥二氧化碳，装置D吸收二氧化碳，为了将装置中所有二氧化碳被碱石灰充分吸收，要用空气在经装置A除去二氧化碳后的通过整个装置，据此答题；
（2）实验中持续缓缓通入空气，除了把生成的CO₂全部排入后续装置中，使之完全被吸收，还可以搅拌装置B中的反应物，使之充分反应；
（3）a．向B内加入酸之前，排尽装置内的CO₂气体，可以减少空气中的二氧化碳对实验的干扰；
b．向B内滴加酸时不宜过快，使碳酸氢钠与酸充分反应且使二氧化碳能被碱石灰充分吸收；
c．实验用稀硫酸与碳酸氢钠产生二氧化碳，所以在B、C之间增添盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气装置，对实验没有作用；
d．在D后增添盛有碱石灰的干燥管，可以防止空气中的水分和二氧化碳被D吸收而影响实验的准确性；
（4）用盐酸滴定碳酸氢钠（甲基橙作指示剂），滴定终点时溶液由黄色变为橙色，根据表中数据可知，第二次实验数据偏差较大，为偶然误差，应去掉，所以消耗盐酸的体积为$\frac{25.02+24.98}{2}$mL=25.00mL，所以消耗盐酸的物质的量为0.025cmol，根据关系式HCl～NaHCO₃，可得二氧化碳的物质的量；
（5）①为了减小实验误差，量气管中加入的液体应尽量减少二氧化碳的溶解，据此答题；
②若测定体积时水准管的液面高于量气管中的液面，会使测得的“CO₂体积”数据偏小，据此答题；
（6）根据上面的实验原理可知，测量气体的体积受外界条件的影响较大，精确度较小，所以测质量和滴定得到的数据较为准确，据此答题．

解答 解：（1）重量法确定CO₂的质量，根据实验装置图可知，装置B用于产生二氧化碳，用碳酸氢钠与稀硫酸反应，反应方程式为2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，
故答案为：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O；
（2）实验中持续缓缓通入空气，除了把生成的CO₂全部排入后续装置中，使之完全被吸收，还可以搅拌装置B中的反应物，使之充分反应，
故答案为：搅拌装置B中的反应物，使之充分反应；
（3）a．向B内加入酸之前，排尽装置内的CO₂气体，可以减少空气中的二氧化碳对实验的干扰，能提高测定精确度；
b．向B内滴加酸时不宜过快，使碳酸氢钠与酸充分反应且使二氧化碳能被碱石灰充分吸收，能提高测定精确度；
c．实验用稀硫酸与碳酸氢钠产生二氧化碳，所以在B、C之间增添盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气装置，对实验没有作用，不能提高测定精确度；
d．在D后增添盛有碱石灰的干燥管，可以防止空气中的水分和二氧化碳被D吸收而影响实验的准确性，能提高测定精确度，
故选c：
（4）用盐酸滴定碳酸氢钠（甲基橙作指示剂），滴定终点时溶液由黄色变为橙色，且保持30s不变，根据表中数据可知，第二次实验数据偏差较大，为偶然误差，应去掉，所以消耗盐酸的体积为$\frac{25.02+24.98}{2}$mL=25.00mL，所以消耗盐酸的物质的量为0.025cmol，根据关系式HCl～NaHCO₃，可知二氧化碳的物质的量为0.025cmol，所以m₁ g样品产生CO₂的物质的量为0.025c×5mol=0.125cmol，
故答案为：溶液由黄色变为橙色，且保持30s不变；0.125cmol；
（5）①为了减小实验误差，量气管中加入的液体应尽量减少二氧化碳的溶解，所以量气管中加入的液体X为饱和碳酸氢钠溶液，
故答案为：饱和碳酸氢钠；
②若测定体积时水准管的液面高于量气管中的液面，会使测得的“CO₂体积”数据偏小，
故答案为：水准管的液面高于量气管中的液面；
（6）根据上面的实验原理可知，测量气体的体积受外界条件的影响较大，精确度较小，所以测质量和滴定得到的数据较为准确，所以选用甲、乙的实验数据为最佳
故答案为：甲、乙．

点评 本题考查了定量实验方案的设计与评价，题目难度中等，明确实验原理为解答关键，注意掌握性质试验方案的设计与评价原则，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．