Question

8．某學習小組利用下列裝置進行CO₂與飽和NaCO₂溶液反應制備NaHCO₃實驗


（1）選取必要的實驗裝置，正確的連接順序為③①②（填序號）
（2）為確定制得的固體樣品是純凈的NaHCO₃，小組同學提出下列實驗方案
甲方案：將樣品溶液與飽和澄清石灰水反應，觀察現象
乙方案：將樣品溶液與BaCl₄，觀察現象
丙方案：測得pH法
丁方案：熱重分析法
①判定甲方案不可行（填“可行”或“不可行”）
②為判斷乙方案的可行性，某同學用分析純的NaHCO₃配制的溶液，與BaCl₄溶液等體積混合進行實驗，結果如下．

NaHCO3溶液 BaCl3濃度	0.2mol•L-1	0.1mol•L-1	0.02mol•L-1
0.2mol•L-1	渾濁	渾濁	少許渾濁
0.1mol•L-1	渾濁	少許渾濁	無現象
0.02mol•L-1	少許渾濁	無現象	無現象

①此實驗已可說明乙方案是不可行的．請結合以下數據，并通過計算說明產生渾濁的原因．答：Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9．
[已知0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011mol•L^-1，Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9]
②產生渾濁的離子方程式為Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
③使用pH計進行測定的丙方案是取等質量的固體樣品和分析純NaHC0₃樣品分別溶解于等量的水中，分別用pH計測pH．
（3）某溶液中含有I^-、Cl^-等離子，取一定量的濃縮液，向其中滴加AgNO₃溶液，當AgCl開始沉淀時，溶液中$\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$為：4.8×10^-7，已知K_sp（AgCl）=1.8×10^-10，K_sp（Agl）=8.5×10^-17．

Answer 1

分析 （1）鹽酸與碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體和氯化鈣，其中鹽酸易揮發(fā)，據此選擇儀器；
（2）①飽和澄清石灰水與碳酸鈉和碳酸氫鈉均能反應生成碳酸鈣沉淀，據此解答；
②計算此時溶液中鋇離子濃度與碳酸根濃度的乘積與該溫度下碳酸鋇的溶度積常數比較即可；
②鋇離子與碳酸氫鈉電離出的碳酸根結合生成碳酸鋇沉淀，促進了碳酸氫根的電離，使其向生成碳酸根和氫離子的方向移動，據此寫出反應的離子反應方程式；
③丙方案為測定pH法，碳酸氫鈉屬于強堿弱酸鹽，可利用準確度較高的pH計進行樣品的pH值，然后測量分析純NaHC0₃的pH值即可；
（3）AgCl開始沉淀時，說明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已達到飽和狀態(tài)，所以溶液中$\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{\frac{{K}_{sp}（AgI）}{c（A{g}^{+}）}}{\frac{{K}_{sp}（AgCl）}{c（A{g}^{+}）}}$=$\frac{{K}_{sp}（AgI）}{{K}_{sp}（AgCl）}$，據此進行計算．

解答 解：（1）③為發(fā)生裝置，鹽酸與碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體和氯化鈣，其中鹽酸易揮發(fā)，故應先選取碳酸氫鈉除去混合氣體中的HCl，故儀器連接順序為：③①②，
故答案為：③①②；
（2）①飽和澄清石灰水與碳酸鈉和碳酸氫鈉均能反應生成碳酸鈣沉淀，故甲方案不可行，
故答案為：不可行；
②兩種溶液等體積混合后，溶液中鋇離子濃度=$\frac{0.2mol/L}{2}$=0.1mol/L，0.1 mol•L^-1 NaHC0₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011 mol•L^-1，故Q=Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9，故會產生沉淀，
故答案為：Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9；
②鋇離子與碳酸氫鈉電離出的碳酸根結合生成碳酸鋇沉淀，從而促進了碳酸氫根的電離，使其向生成碳酸根和氫離子的方向移動，故離子反應方程式為：Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
③丙方案為測定pH法，由于碳酸氫鈉屬于強堿弱酸鹽，故利用準確度較高的pH計進行樣品的pH值，然后測量分析純NaHC0₃的pH值，最后比較即可，
故答案為：取等質量的固體樣品和分析純NaHC0₃樣品分別溶解于等量的水中，分別用pH計測pH；
（3）AgCl開始沉淀時，說明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已達到飽和狀態(tài)，則$\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{\frac{{K}_{sp}（AgI）}{c（A{g}^{+}）}}{\frac{{K}_{sp}（AgCl）}{c（A{g}^{+}）}}$=$\frac{{K}_{sp}（AgI）}{{K}_{sp}（AgCl）}$=$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.8×1{0}^{-10}}$，故答案為：4.8×10^-7．

點評 本題考查了物質制備方案的設計與評價、難溶物溶度積的計算，題目難度中等，明確制備原理、難溶物溶度積的概念及計算方法為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．