Question

茶是我国人民喜爱的饮品，其中含有多种有益于人体健康的成分，据测定茶叶中含有450种以上的有机成分与15种以上的元素．某化学研究小组欲探究茶叶中钙元素的含量，设计了探究实验方案如下：（已知茶叶中的铝、铁元素对钙离子的测定有影响）
步骤1：称取500g干燥的茶叶，置于通风橱中，充分灼烧使茶叶灰化，再转移到A磨细后移入烧杯中，然后将200mL 1mol?L^-1盐酸加入灰中搅拌、常压过滤、洗涤．
步骤2：向步骤1所得滤液中逐滴加入稀氢氧化钠溶液，调节溶液的pH为6～7左右，使铝、铁的氢氧化物完全沉淀，再加热煮沸30min，加入7.95g无水碳酸钠，充分搅拌，待沉淀完全后，减压过滤，洗涤，过滤后得到滤液和沉淀．
步骤3：将步骤2所得的滤液稀释至500mL，取其中的20.00mL溶液以甲基橙作指示剂，用0.1000mol?L^-1的HCl标准溶液滴定，终点时消耗盐酸的体积为20.00mL，计算结果．
请回答下列问题：
步骤1中：
（1）使茶叶灰化需要三角架、泥三角、酒精喷灯、

 

、

 

等仪器；
（2）仪器A的名称是

 

；
（3）描述沉淀洗涤操作

 

步骤2中：
（4）改用

 

试剂来调节pH将更为方便．
A、5mol?L^-1氢氧化钠溶液    B、6mol?L^-1氨水   C、饱和澄清石灰水
（5）写出用第（4）小题的试剂除去铝离子的离子方程式

 

（6）关于减压过滤的描述正确的是

 

A．如图装置有两处错误
B．减压过滤适用于沉淀颗粒较大，沉淀颗粒较小或胶状沉淀不宜用减压过滤进行分离
C．减压过滤结束时先关水龙头，再断开抽滤瓶和安全瓶之间导管
D．洗涤沉淀时，应关小水龙头，使蒸馏水缓慢通过碳酸钙
步骤3中：
（7）原茶叶中钙离子的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）高温灼烧物质通常在坩埚内进行，温度很高需要用坩埚钳夹持；
（2）研钵是可以用来进行将固体研磨的仪器；
（3）步骤2的最终的沉淀会附着碳酸钠、氯化钠等物质，取最后的洗涤液，检验溶液是否含有碳酸根离子（或氯离子），检验碳酸根离子可以用氯化钙溶液；
（4）氢氧化铝能溶于强碱溶液，加入的强碱溶液不易控制，可以利用弱碱氨水调节溶液PH，氢氧化铝不溶于弱碱；
（5）铝离子可以和氨水反应生成氢氧化铝的沉淀；
（6）减压的操作优点是：可加快过滤速度，并能得到较干燥的大颗粒沉淀，所用玻璃仪器为吸滤瓶、安全瓶、抽气泵，据此回答判断；
（7）滴定中发生反应CO₃^2-+2H⁺=CO2↑+H₂O，根据盐酸计算被滴定的20mL滤液中 n（CO₃^2-），进而计算500mL溶液中未反应的n（CO₃^2-），再计算出参加反应的n（CO₃^2-），步骤2中加入的7.95g无水碳酸钠，发生反应CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，据此计算500克干燥的茶叶含有钙元素的质量，再利用质量分数的定义计算原茶叶中钙离子的质量分数．

解答： 解：（1）高温灼烧物质通常在坩埚内进行，温度很高需要用坩埚钳夹持，故答案为：坩埚；坩埚钳；
（2）研钵是可以用来进行将固体研磨的仪器，所以仪器A是研钵，故答案为：研钵；
（3）步骤2的最终的沉淀会附着碳酸钠、氯化钠等物质，取最后的洗涤液，检验溶液是否含有碳酸根离子（或氯离子），检验方法为：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若无沉淀产生，则已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若无沉淀产生，则已洗净；
（4）强碱溶液不能调节溶液PH，因为氢氧化铝能溶于强碱溶液，加入的强碱溶液不易控制，可以利用弱碱氨水调节溶液PH，氢氧化铝不溶于弱碱，故答案为：B；
（5）铝离子可以和氨水反应生成氢氧化铝的沉淀，反应为：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案为：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（6）A、根据减压过滤装置特点：布氏漏斗颈的斜口要远离且面向吸滤瓶的抽气嘴，并且安全瓶中的导气管是短进长出，所以装置有一处错误，故A错误；
B、减压过滤装置可加速过滤，并使沉淀抽吸得较干燥，但不宜过滤胶状沉淀和颗粒太小的沉淀，因为胶状沉淀易穿透滤纸，颗粒太小的沉淀易在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过，故B正确；
C、抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，再关水龙头，故C错误；
D、洗涤产物时，先关小水龙头，用冷水缓慢淋洗，故D正确．
故选BD．
（7）滴定稀释后滤液20.00mL消耗的n（HCl）=0.02L×0.1000mol?L^-1=0.002mol，滴定中发生反应CO₃^2-+2H⁺=CO2↑+H₂O，所以被滴定的20mL滤液中n（CO₃^2-）=0.002mol×

1

2

=0.001mol；
故500mL溶液中n（CO₃^2-）=0.001mol×

500mL

20mL

=0.025mol，参加反应的n（CO₃^2-）=

7.95g

106g/mol

-0.025mol=0.05mol，步骤2中加入的7.95g无水碳酸钠，发生反应CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，由方程式可知500克干燥的茶叶含有钙元素的质量为0.05mol×40g/mol=2g，原茶叶中钙离子的质量分数为

2g

500g

×100%=0.4%．
故答案为：0.4%．

点评：本题考查学生对实验原理理解、实验基本操作、滴定应用、化学计算、物质含量测定等，难度中等，理解实验原理是关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力，学习中全面把握基础知识．