Question

為測(cè)定碳酸氫鈉純度（含有少量氯化鈉），學(xué)生設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案（每個(gè)方案均稱(chēng)取m₁g樣品），請(qǐng)回答每個(gè)方案中的問(wèn)題．
【方案Ⅰ】選用重量法進(jìn)行測(cè)定：可用如圖1中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）A裝置中NaOH溶液的作用是

 

，若直接向試樣溶液中鼓人空氣會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

 

（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）
（2）該方案需直接測(cè)定的物理量是

 

．
【方案Ⅱ】選用滴定法進(jìn)行測(cè)定：
（3）稱(chēng)取m₁g樣品，配成100mL溶液，取出20mL，用cmol/L的標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定，消耗體積為v mL，則該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為：

 

【方案Ⅲ】選用氣體體積法進(jìn)行測(cè)定：可用圖2中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（4）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，量氣管中加入的液體X為

 

（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是

 

 a．測(cè)定氣體體積時(shí)未冷卻至室溫
b．測(cè)定氣體體積時(shí)水準(zhǔn)管的水面高于量氣管的水面
  c．Y型管中留有反應(yīng)生成的氣體
d．氣體進(jìn)入量氣管前未用濃硫酸干燥
【方案IV】其操作流程如圖3：
（6）操作Ⅱ的名稱(chēng)是

 

（7）實(shí)驗(yàn)中需要的儀器有電子天平、蒸發(fā)皿、玻璃棒等，還需要的玻璃儀器是

 

，

 

（8）在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，則碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果

 

（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：

分析：【方案Ⅰ】選用重量法進(jìn)行測(cè)定：可用如圖1中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）本題是通過(guò)碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過(guò)二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高．
（2）需要直接測(cè)定的物理量是裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)量．
【方案Ⅱ】選用滴定法進(jìn)行測(cè)定：
（3）根據(jù)化學(xué)方程式：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，可知反應(yīng)消耗的鹽酸與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量相等；
（4）二氧化碳能溶于水，用飽和碳酸氫鈉溶液可以降低二氧化碳的溶解度，減小實(shí)驗(yàn)誤差．
（5）a項(xiàng)會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高；b項(xiàng)氣體壓強(qiáng)大于大氣壓，會(huì)使測(cè)定的體積偏小，導(dǎo)致碳酸氫鈉的測(cè)定結(jié)果偏低；c項(xiàng)，原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；本題是用排水集氣法測(cè)定氣體體積，不需要干燥，d項(xiàng)無(wú)影響．
【方案IV】其操作流程如圖3：試樣加入鹽酸溶解過(guò)濾得到溶液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)結(jié)晶，冷卻析出固體稱(chēng)量；
（6）依據(jù)分析可知操作Ⅱ是蒸發(fā)溶液得到晶體；
（7）需要得到溶質(zhì)固體，實(shí)驗(yàn)中需要的儀器有電子天平、蒸發(fā)皿、玻璃棒等，還需要的玻璃儀器是燒杯和酒精燈；
（8）在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，稱(chēng)量得到氯化鈉固體質(zhì)量減小，計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大；

解答： 解：【方案Ⅰ】選用重量法進(jìn)行測(cè)定：可用如圖1中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）本題是通過(guò)碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過(guò)二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高；
故答案為：吸收空氣中的CO₂；偏高；
（2）本題是通過(guò)碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過(guò)二氧化碳的質(zhì)量來(lái)計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，故需要直接測(cè)定的物理量是裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)量；
故答案為：裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量；
【方案Ⅱ】選用滴定法進(jìn)行測(cè)定：
（3）碳酸氫鈉和鹽酸反應(yīng)方程式：
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
84g   1mol  
m     cmol/L×VmL×10^-3L/mol
m=

84g×cmol/L×Vml×10-3L/mol

1mol

=84cV×10^-3g，
碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

84cV×10-3g× 100 20

m1

×100%=

0.42cV

m1

×100%．
故答案為：

0.42cV

m1

×100%；
（4）二氧化碳能溶于水，用飽和碳酸氫鈉溶液可以降低二氧化碳的溶解度，減小實(shí)驗(yàn)誤差；故答案為：飽和NaHCO₃；
（5）a、測(cè)定氣體體積時(shí)未冷卻至室溫，由于熱脹冷縮，導(dǎo)致所測(cè)體積偏大，會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高；
b、氣體壓強(qiáng)大于大氣壓，會(huì)使測(cè)定的體積偏小，導(dǎo)致碳酸氫鈉的測(cè)定結(jié)果偏低；
c、原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
d、本題是用排水集氣法測(cè)定氣體體積，不需要干燥，d項(xiàng)無(wú)影響；
故選b；
【方案IV】其操作流程如圖3：試樣加入鹽酸溶解過(guò)濾得到溶液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)結(jié)晶，冷卻析出固體稱(chēng)量；
（6）依據(jù)分析可知操作Ⅱ是蒸發(fā)溶液得到晶體；
故答案為：蒸發(fā)；
（7）需要得到溶質(zhì)固體，實(shí)驗(yàn)中需要的儀器有電子天平、蒸發(fā)皿、玻璃棒等，還需要的玻璃儀器是燒杯和酒精燈；
故答案為：燒杯、酒精燈；
（8）在轉(zhuǎn)移溶液時(shí)，如溶液轉(zhuǎn)移不完全，稱(chēng)量得到氯化鈉固體質(zhì)量減小，計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大；
故答案為：偏高；

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理，難度中等．通過(guò)本題我們要知道在完成實(shí)驗(yàn)時(shí)要盡可能的排除可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，例如本題中空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，水蒸氣的影響等．