Question

为测定某碳酸氢钠样品的纯度(含有少量氯化钠)，实验小组同学提出下列实验方案：

甲方案：沉淀法

乙方案：重量法

丙方案：气体体积法

丁方案：滴定法

(已知：每个方案均称取m₁ g样品)

继而进行下列判断和实验：

(1)甲方案用下图装置进行实验：

①实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有__________。

②C中反应生成BaCO₃的化学方程式是__________。

③下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________。

a．在加入盐酸之前，应排尽装置内的CO₂气体

b．滴加盐酸不宜过快

c．在A、B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

d．在B、C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

(2)乙方案用下图装置进行实验：

①A装置中NaOH溶液的作用是____________，若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)；

②该方案需直接测定的物理量是________。

(3)丙方案用如图装置进行实验：

①为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为______溶液；

②使Y形管中的硫酸溶液与试样反应的正确操作是将________转移到________中；

③反应完毕，每间隔1 min读取气体体积、气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是__________________(排除仪器和实验操作的影响因素)；

④通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是________。

a．测定气体体积时未冷却至室温

b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面

c．Y形管中留有反应生成的气体

d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥

(4)丁方案为称取m₁ g样品，配成100 mL溶液，取出20 mL，用c mol·L^－1的标准HCl溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如下表，则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为________。

实验 编号	待测液 体积(mL)	标准液体积(mL)
滴定前读数	终点时读数
1	20.00	0.00	30.02
2	20.00	0.20	33.80
3	20.00	1.40	31.38

Answer 1

答案　(1)①把生成的CO₂全部排入C中，使之完全被Ba(OH)₂溶液吸收　②CO₂＋Ba(OH)₂===BaCO₃↓＋H₂O　③cd

(2)①吸收空气中的CO₂酸性气体等　偏高　②装置C反应前后的质量

(3)①饱和碳酸氢钠　②试样　硫酸　③反应放热，气体冷却过程中体积减小　④b

(4)×100%

解析　(1)③在加入盐酸之前，应排尽装置内的CO₂气体，否则会影响测量结果；滴加盐酸不宜过快，以保证生成的CO₂完全被吸收。在A、B之间不必增添盛有浓硫酸的洗气装置，因为整个装置中不需要干燥，水蒸气不会影响CO₂的吸收。在B、C之间不必增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置，因为C瓶中有足量Ba(OH)₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影响CO₂的吸收，也不影响沉淀生成量，所以不需要除去CO₂中的HCl，选c、d。

(2)①本方案是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠的质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，否则空气中的二氧化碳被吸收会导致测定结果偏高；②需要直接测定的物理量是装置C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量。

(3)①二氧化碳能溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差；②使试样进入硫酸中让其发生反应。这样硫酸就可以充分反应，如果反过来，硫酸不可能全部转移到左边；③反应完毕时，相同时间内则气体体积减少，又排除了仪器和实验操作的影响，只能从气体本身角度思考，联想到该反应是放热的，就可以想到气体冷却了；④a项会使测定结果偏高；b项气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排饱和NaHCO₃溶液测定气体体积，不需要干燥，d项无影响。选项b正确。

(4)根据化学方程式：NaHCO₃＋HCl===NaCl＋CO₂↑＋H₂O，可知反应消耗的盐酸与碳酸氢钠的物质的量相等。在滴定实验中，为了提高实验的准确度和可靠性，消除实验过程中的偶然误差，往往需进行平行实验，对平行实验所得的数据，必须进行合理的取舍，舍弃离群值，在去掉了离群值后，其他比较集中的数据在中学阶段一般用算术平均值的方法来对其进行统计。分析可知数据2为离群值，舍去。数据1和3的平均值为30.00 mL，因此碳酸氢钠的质量分数为w(NaHCO₃)＝×100%。