Question

20．某同学在化学实验准备室中发现一瓶露置于空气已久的Ba（OH）₂•8H₂O试剂．
I．初步推测
（1）室温配制溶液时，发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在未溶物．并推测未溶物为BaCO₃，理由（用化学方程式表示）Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O．
II．成分检验
假设试剂由大量Ba（OH）₂•8H₂O和少量BaCO₃组成，设计实验方案，进行成分检验（不考虑结晶水的检验；室温时BaCO₃饱和溶液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：取适量步骤1滤液于试管中，滴加稀硫酸	生成白色沉淀，说明该试剂中含有Ba2+
步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，…	…，说明该试剂中含有BaCO3
步骤4：…	…

（2）请将步骤3填写完整滴加稀盐酸，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，预期现象是试管中有气泡生成，烧杯中的澄清石灰水变浑浊．
（3）步骤2仅验证试剂中含有Ba²⁺离子，由此设计步骤4：取适量滤液于烧杯中用pH计测其pH值；若pH＞9.6，说明有大量的OH^-，说明试剂中有Ba（OH）₂．
III．测定试剂中Ba（OH）₂•8H₂O的含量
（4）某同学拟用重量法测定：准确称取试剂于烧杯中，溶解，过滤．将BaCO₃沉淀洗涤、干燥后称量，由此计算含量．该方法不可行的原因是：氢氧化钡在溶解，过滤的过程中吸收空气中的二氧化碳，又产生碳酸钡，对最终测定Ba（OH）₂•8H₂O的含量产生影响．
（5）进一步完善测定方案如下：

（1）试剂A为碳酸钠．过滤前，检验沉淀是否完全的操作是取上层清液，再滴入一滴试剂A，若无沉淀产生，说明沉淀完全．
（2）该试剂中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的质量分数=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$（只列式）．$\frac{315（m1-m2）}{118m1}$
（6）如果m₁ g试剂反应后得到的沉淀的准确值为m₃ g，则测定的相对误差为$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$；当相对误差为负值时，说明Ba（OH）₂•8H₂O的含量测定结果偏大（填：偏大或偏小）．

Answer 1

分析 （1）Ba（OH）₂•8H₂O与CO₂作用转化为BaCO₃；
（2）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；
（3）步骤4：步骤2仅验证试剂中含有Ba²⁺离子，要说明试剂中有Ba（OH）₂，则还要证明试剂中含有OH^-离子，根据室温时BaCO₃饱和溶液pH=9.6，所以步骤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^-；
（4）根据氢氧化钡在溶解，过滤的过程中吸收空气中的二氧化碳，又产生碳酸钡，对最终测定Ba（OH）₂•8H₂O的含量产生影响；
（5）根据测定方案可知，将已准确称量的试剂中Ba（OH）₂•8H₂O全部转化成BaCO₃，再过滤、洗涤、干燥、称量，利用前后的质量差即Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，从而计算出Ba（OH）₂•8H₂O的量，进一步计算试剂中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的质量分数，据此计算；
（6）根据相对误差=$\frac{实验值-准确值}{准确值}$计算结合试剂中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的质量分数=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$判断；

解答 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，方程式为：Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O；
故答案为：Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O；
（2）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；
故答案为：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；试管中有气泡生成，烧杯中的澄清石灰水变浑浊；
（3）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^-，则说明试剂中有Ba（OH）₂，
故答案为：取适量滤液于烧杯中，用pH计测其pH值；pH＞9.6，说明有大量的OH^-；
（4）因为氢氧化钡在溶解，过滤的过程中吸收空气中的二氧化碳，又产生碳酸钡，对最终测定Ba（OH）₂•8H₂O的含量产生影响，所以该方法不可行，故答案为：氢氧化钡在溶解，过滤的过程中吸收空气中的二氧化碳，又产生碳酸钡，对最终测定Ba（OH）₂•8H₂O的含量产生影响；
（5）根据测定方案可知，将已准确称量的试剂中Ba（OH）₂•8H₂O全部转化成BaCO₃，再过滤、洗涤、干燥、称量，利用前后的质量差即Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，从而计算出Ba（OH）₂•8H₂O的量，进一步计算试剂中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的质量分数；
（1）根据以上分析试剂A为碳酸钠，过滤前，检验沉淀是否完全的操作是取上层清液，再滴入一滴试剂A，若无沉淀产生，说明沉淀完全；故答案为：碳酸钠；取上层清液，再滴入一滴试剂A，若无沉淀产生，说明沉淀完全；
（2）由Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，△m减少
                1mol                                 178-60=118g
            $\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{118}$                                     m₁-m₂
所以该试剂中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的质量分数=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$，故答案为：$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$；
（6）相对误差=$\frac{实验值-准确值}{准确值}$=$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$，当相对误差为负值时，说明实验值m₂ 偏小，则根据该试剂中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的质量分数=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$，所以Ba（OH）₂•8H₂O的含量测定结果偏大，故答案为：$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$；偏大．

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、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．