Question

某純堿樣品中只含有NaHCO₃雜質(zhì)，興趣小組為了測定該樣品中Na₂CO₃的純度，設計了以下幾種實驗方案：
方案I：取一定量的樣品配成溶液，滴加2滴酚酞，用c mol/LHCL溶液滴定至無色，用去HCl溶液的體積為V₁mL；再滴加2滴甲基橙，繼續(xù)用c mol/LHCl溶液滴定至橙色，又用去HCl溶液的體積為V₂mL．用c、V₁、V₂計算出Na₂CO₃的純度．
方案Ⅱ：稱取m₁g樣品溶于水，滴加過量BaCl₂溶液，過濾，將所得BaCO₃沉淀經(jīng)洗滌、干燥后稱得其質(zhì)量為m₂ g，用m₁、m₂計算出Na₂CO₃的純度．
方案Ⅲ：稱取m₃g樣品與足量稀H₂SO4溶液反應，用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法測得生成的CO₂的體積為V₃L（已換算成標準狀況），用m₃、V₃計算出Na₂CO₃的純度．
方案Ⅳ：稱取m₄g樣品與足量稀H₂SO₄溶液反應，將生成的氣體用堿石灰吸收，稱量，測得生成的CO₂的質(zhì)量為m5 g，用m₄、m₅計算出Na₂CO₃的純度．
回答下列問題：
（1）方案I中依次發(fā)生的反應的離子方程式是：

 

、

 

；
（2）方案Ⅱ中，怎樣檢驗加入的BaCl₂溶液已過量，請簡述操作方法：

 

；
（3）方案Ⅲ和Ⅳ中都有CO₂生成，不需要干燥就可測定CO₂體積或質(zhì)量的是方案．

 

 （填序號）；若生成的CO₂部分殘留在反應容器中，會使實驗結果產(chǎn)生誤差的是方案

 

（填序號），此誤差會使測得的Na₂CO₃的純度

 

（填“偏大“或“偏小“）；
（4）不用任何化學試劑（除樣品外），請你再設計一個實驗方案，測定該純堿樣品中Na₂CO₃的純度．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）方案Ⅰ是鹽酸滴入碳酸鈉溶液，開始無氣體生成，隨后生成氣體，反應的離子方程式為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）檢驗加入的BaCl₂溶液已過量，利用氯離子和銀離子結合會生成白色沉淀設計，向上層清液中再滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成證明氯化鋇過量；
（3）方案Ⅱ是測定固體反應前后質(zhì)量變化，二氧化碳無影響，方案Ⅳ是測定生成二氧化碳氣體質(zhì)量，二氧化碳殘留會產(chǎn)生誤差，計算出m₅值，判斷碳酸鈉物質(zhì)的量增大，從而判斷測定結果的誤差；
（4）稱坩堝的質(zhì)量為m₆，將一定量樣品放入坩堝內(nèi)稱量坩堝和樣品質(zhì)量為m₇，充分灼燒坩堝中的樣品，放在干燥器中冷卻后再稱量坩堝和殘留固體的質(zhì)量為m₈，用m₆、m₇、m₈計算碳酸鈉的純度．

解答： 解：（1）方案Ⅰ是鹽酸滴入碳酸鈉溶液，開始生成HCO₃^-，無氣體生成，反應離子方程式為CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，隨后 HCO₃^-和繼續(xù)和H⁺反應生成二氧化碳氣體，反應的離子方程式為 HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（2）檢驗加入的BaCl₂溶液已過量，利用氯離子和銀離子結合會生成白色沉淀設計，取上層清液加入試管中，向試管中滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成證明氯化鋇過量；
故答案為：取上層清液加入試管中，向試管中滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成證明氯化鋇過量；
（3）方案Ⅱ是測定固體反應前后質(zhì)量變化，二氧化碳無影響；
方案Ⅳ是測定生成二氧化碳氣體質(zhì)量，二氧化碳殘留會產(chǎn)生誤差，設碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量分別為x、y，
根據(jù)樣品質(zhì)量為m₄g，列式106x+84y=m₄   ①
根據(jù)碳原子守恒列式x+y=

m5

44

           ②
由①②解得x=

44m4-84m5

44×22

，
若生成的CO₂部分殘留在反應容器中，則m₅減小，碳酸鈉物質(zhì)的量x增大，測定結果偏大；
故答案為：Ⅱ；Ⅳ；偏大；
（4）稱坩堝的質(zhì)量為m₆，將一定量樣品放入坩堝內(nèi)稱量坩堝和樣品質(zhì)量為m₇，充分灼燒坩堝中的樣品，放在干燥器中冷卻后再稱量坩堝和殘留固體的質(zhì)量為m₈，用m₆、m₇、m₈計算碳酸鈉的純度．
故答案為：稱坩堝的質(zhì)量為m₆，將一定量樣品放入坩堝內(nèi)稱量坩堝和樣品質(zhì)量為m₇，充分灼燒坩堝中的樣品，放在干燥器中冷卻后再稱量坩堝和殘留固體的質(zhì)量為m₈，用m₆、m₇、m₈計算碳酸鈉的純度．

點評：本題是一個選擇性試驗，要求學生對題目有較深地認識，對實驗現(xiàn)象的考查，既可以是直接由實驗現(xiàn)象得出正確的結論，也可以是將實驗的方法與正確的結論聯(lián)系起來進行設問．