Question

18．某同学在课余时间利用侯德榜制碱法的原理制得了一些纯碱，经检验，样品中含有少量NaCl．现欲用实验测定样品的纯度，该同学设计了多种方法：
方法一：重量法测定样品中Cl^-的质量分数：在样品中加入酸化的硝酸银溶液，称量沉淀AgCl的质量．
方法二：重量法测定样品中CO₃^2-的质量分数：将CO₃^2-沉淀后称量沉淀质量．
方法三：用稀酸将CO₃^2-转化成CO₂，再用吸收剂吸收CO₂，通过测定吸收剂的增量求算纯度．
试问：
（1）方法一中应选用硝酸进行酸化．方法二中最好选用BaCl₂溶液（填“BaCl₂溶液”或“CaCl₂溶液”）做沉淀剂（已知：Ksp（BaCO₃）=2.6×10^-9，Ksp（CaCO₃）=4.96×10^-9）．两种方法均需经过①取样并称量；②滴加试液；③过滤；④洗涤；⑤干燥；⑥称量至质量恒定．
（2）该同学选择用第三种方法测定样品纯度，并设计了如图装置：

①装置B和C的作用分别是：B吸收反应生成的CO₂；C防止空气中的CO₂、水蒸气被B中碱石灰吸收．
②A处通空气的目的是使得生成的CO₂气体全部被B中碱石灰吸收．
为尽量减少实验误差，你认为该装置还应该作何改进？加一个除去空气中CO₂的装置或将A处的空气改成N₂等．
（3）有同学指出可以用标准盐酸滴定样品溶液中Na₂CO₃的方法测定纯度．
你认为需要知道或测定的数据有（请同时用字母表示并注明其合理单位，如“样品质量m g”等）样品质量mg、标准盐酸的浓度cmol•L^-1、所用盐酸体积VmL．请用以上数据计算样品中Na₂CO₃的质量分数$\frac{cV×10{\;}^{-3×}106}{2m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）沉淀氯离子需要在稀硝酸酸化的硝酸银溶液中生成白色沉淀检验氯离子的存在；重量法测定样品中CO₃^2-的质量分数：将CO₃^2-沉淀后称量沉淀质量，可以加入氯化钡做沉淀剂，两种方法均需经过①取样并称量；②滴加试液；③过滤；④洗涤；⑤干燥；⑥称量至质量恒定；
（2）①样品中加入稀硫酸反应生成二氧化碳含有水蒸气，通过浓硫酸吸收水蒸气得到干燥二氧化碳，通过装置D吸收二氧化碳，装置C碱石灰是避免空气中水蒸气和二氧化碳进入装置D引起测定误差；
②A处通空气的目的是把生成的二氧化碳全部赶到装置D中吸收，减小测定误差；
（3）用标准盐酸滴定样品溶液中Na₂CO₃的方法测定纯度，需要测定的数据为样品质量m g、标准盐酸的浓度c mol•L^-1 ，所用盐酸体积V mL，计算方法是利用消耗盐酸物质的量结合化学方程式计算碳酸钠物质的量得到治疗，计算碳酸钠质量分数．

解答 解：（1）方法一：重量法测定样品中Cl^-的质量分数：在样品中加入酸化的硝酸银溶液，称量沉淀AgCl的质量，计算氯化钠质量得到碳酸钠质量，测定碳酸钠质量分数，上述过程用稀硝酸酸化的硝酸银溶液中生成白色沉淀检验氯离子的存在，重量法测定样品中CO₃^2-的质量分数：加入氯化钡溶液将CO₃^2-沉淀后称量沉淀质量，两种方法均需经过①取样并称量；②滴加试液；③过滤；④洗涤；⑤干燥；⑥称量至质量恒定；
故答案为：硝酸；BaCl₂溶液；洗涤；干燥；
（2）①样品中加入稀硫酸反应生成二氧化碳含有水蒸气，通过浓硫酸吸收水蒸气得到干燥二氧化碳，通过装置D吸收二氧化碳，装置C碱石灰是避免空气中水蒸气和二氧化碳进入装置D引起测定误差；
故答案为：吸收反应生成的CO₂；防止空气中的CO₂、水蒸气被B中碱石灰吸收；
②A处通空气的目的是把生成的二氧化碳全部赶到装置D中吸收，减小测定误差，为尽量减少实验误差，该装置还应该改进，加一个除去空气中CO₂的装置或将A处的空气改成N₂等；
故答案为：使得生成的CO₂气体全部被B中碱石灰吸收；加一个除去空气中CO₂的装置或将A处的空气改成N₂等；
（3）用标准盐酸滴定样品溶液中Na₂CO₃的方法测定纯度，根据装置图需要测定的数据为样品质量m g、标准盐酸的浓度c mol•L^-1 ，所用盐酸体积V mL，
根据关系式法：Na₂CO₃～2HCl
                         1               2
      n（Na₂CO₃）      cV×10^-3mol，
n（Na₂CO₃）=$\frac{cV×10{\;}^{-3}}{2}$mol，m（Na₂CO₃）=nM=$\frac{cV×10{\;}^{-3}×106}{2}$g，
则样品中Na₂CO₃的质量分数为$\frac{cV×10{\;}^{-3×}106}{2m}$×100%；
故答案为：样品质量m g、标准盐酸的浓度c mol•L^-1、所用盐酸体积V mL；$\frac{cV×10{\;}^{-3×}106}{2m}$×100%．

点评 本题考查实验室测定纯碱的纯度，难度中等，注意排除空气中的CO₂、水蒸气对实验的影响，关系式法的计算．