Question

6．为了测定工业纯碱中Na₂CO₃的质量分数（含少量NaCl），甲、乙两位同学分别设计了一套实验方案．
学生甲的实验流程如图所示：

学生乙设计的实验步骤如下：
①称取样品，为1.150g；
②溶解后配成250mL溶液；
③取20mL上述溶液，加入甲基橙2～3滴；
④用0.1140mol/L的标准盐酸进行滴定；
⑤数据处理．
回答下列问题：
（1）甲同学设计的方案中试剂A可以选用ab（填编号）
a．CaCl₂ b．BaCl₂　　　c．AgNO₃
（2）操作Ⅱ后还应对滤渣依次进行①洗涤、②烘干两个实验操作步骤．其中，证明前面一步的操作已经完成的方法是取最后一次洗涤液，加入AgNO₃无沉淀证明洗涤干净；
（3）学生乙某次实验开始滴定时，盐酸溶液的刻度在0.00mL处，当滴至黄色至橙色，半分钟不褪色时达到滴定终点，此时盐酸溶液的刻度在14.90mL处，乙同学以该次实验数据计算此样品中Na₂CO₃的质量分数是0.98或97.85%（保留两位小数）．乙同学的这次实验结果与老师给出的理论值非常接近，但老师最终认定他的实验方案设计不合格，你认为可能的原因是什么？没有做平行试验取平均值．

Answer 1

分析 （1）加入沉淀剂A后使碳酸根离子转化成沉淀，可以使用氯化钙、氯化钡溶液，不能使用硝酸银溶液；
（2）称量沉淀的质量前，需要除去沉淀表明的杂质、水，据此判断①②操作方法；洗涤液中若不含氯离子，可以证明已经洗涤干净；
（3）甲基橙的变色范围为3.1～4.4，滴定结束时溶液由黄色变为橙色；根据反应关系式及消耗盐酸的体积计算出样品中碳酸钠的质量分数；滴定操作中，为了减小误差，需要多次操作取平均值．

解答 解：（1）为了测定工业纯碱中Na₂CO₃的质量分数（含少量NaCl），加入沉淀剂后将碳酸根离子转化成沉淀，可以用CaCl₂、BaCl₂，由于硝酸银溶液能够与碳酸根离子、氯离子反应，所以不能使用硝酸银溶液，
故答案为：ab；
（2）称量沉淀的质量前，为了减小误差，需要对沉淀进行洗涤、烘干操作，从而除去沉淀中的氯化钠、水；检验沉淀已经洗涤干净的操作方法为：取最后一次洗涤液，加入AgNO₃无沉淀证明洗涤干净，
故答案为：洗涤；烘干； 取最后一次洗涤液，加入AgNO₃无沉淀证明洗涤干净；
（3）滴定结束前溶液显示碱性，为黄色，滴定结束时溶液变为橙色，则滴定终点的现象为：溶液由黄色变为橙色，且半分钟不褪色；
盐酸溶液的刻度在14.90mL处，消耗HCl的物质的量为：0.1140mol/L×0.01490L=0.0016986mol，根据关系式Na₂CO₃～2HCl可知，20mL该溶液中含有碳酸钠的物质的量为：0.0016986mol×$\frac{1}{2}$=0.0008493mol，则250mL溶液中含有的碳酸钠的物质的量为：0.0008493mol×$\frac{250mL}{20mL}$=0.01061625mol，所以样品中碳酸钠的质量分数为：$\frac{106g/mol×0.01061625mol}{1.150g}$×100%=97.85%或0.98；
滴定操作测量纯度时，为了减小误差，需要多次滴定取平均值，而乙同学没有没有做平行试验取平均值，所以设计的方案不合格，
故答案为：黄色至橙色，半分钟不褪色； 0.98或97.85%；没有做平行试验取平均值．

点评 本题考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度中等，明确实验原理为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力，注意掌握化学实验基本操作方法；（3）中碳酸钠的质量分数为易错点，注意正确保留有效数字．