Question

根據鎂與二氧化碳的反應推測，鈉也能在二氧化碳中燃燒，且固體產物可能為碳酸鈉、氧化鈉、碳中的兩種或三種．某興趣小組對鈉在二氧化碳中燃燒后的產物進行定性和定量探究．
（1）假設產物為Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，設計實驗方案，檢驗其中的Na₂CO₃和Na₂O．在答題卡上寫出實驗步驟、預期現象和結論．（已知室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6）
限選試劑及儀器：稀鹽酸、BaCl₂溶液、Ba（OH）₂溶液、精密pH試紙（精確至0.1）、燒杯、試管、滴管、玻璃棒、表面皿、比色卡

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：取適量產物樣品于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，取上層清液備用．	有不溶的黑色固體．
步驟2：取適量步驟1清液于試管中，
步驟3：

（2）假設產物為Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，為進一步測定產物中Na₂CO₃的含量，進行了以下實驗：
步驟1：準確稱取w克試樣，溶解、過濾后準確配制成250mL溶液．
步驟2：準確量取25.00mL所配溶液于錐形瓶中，滴加幾滴指示劑A，滴加c mol/L的標準鹽酸至溶液的pH約為8.2（碳的主要存在形式為HCO₃^-），消耗鹽酸的體積為V₁mL；再滴加幾滴甲基橙，繼續用上述鹽酸滴至溶液由黃色變橙色，消耗鹽酸的體積為V₂mL．
步驟3：重復實驗3次．滴定結果如下

滴定 次數	待測溶液 的體積/mL	消耗標準鹽酸的體積
		V1/mL	V2/mL
1	25.00	15.02	4.97
2	25.00	14.98	5.03
3	25.00	13.21	6.75

①步驟1中所需定量儀器除了天平、量筒外，還需

 

；步驟2中，第一步滴定所使用的A指示劑為

 

，滴定終點的現象為

 

．
②計算Na₂CO₃的質量分數=

 

（用含w、c的代數式表示）

Answer 1

分析：（1）檢驗其中的Na₂CO₃和Na₂O，可根據Na₂CO₃和氯化鋇反應生成沉淀進行，檢驗Na₂O，可根據Na₂O和水反應生成氫氧化鈉的強堿性，通過測定pH來檢驗；
（2）①配制一定物質的量濃度的溶液一定要用到一定容積的容量瓶，酸堿中和滴定常用的指示劑為甲基橙和酚酞，根據所用試劑的顏色突變來確定滴定終點；
②根據中和滴定原理進行計算．

解答：解：（1）碳酸鈉與氯化鋇反應生成白色的硫酸鋇沉淀和氯化鈉，溶液呈中性，氧化鈉溶于水和水反應生成氫氧化鈉顯強堿性．因此檢驗其中的Na₂CO₃，可根據Na₂CO₃和氯化鋇反應生成沉淀進行，檢驗Na₂O，可根據Na₂O和水反應生成氫氧化鈉的強堿性，通過測定pH來檢驗；
故答案為：

實驗操作	預期現象和結論
步驟2：滴加足量的BaCl2溶液，充分振蕩， 靜置，取上層清液于另外一支試管備用	有白色沉淀生成，說明產物中有Na2CO3
步驟3：將一片精密pH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步驟二上層清液點在精密pH試紙上，待顏色穩定后，對照比色卡讀出數據	溶液的pH明顯大于9.6，說明產物中含有Na2O

（2）①配制一定物質的量濃度的溶液一定要用到一定容積的容量瓶，酸堿中和滴定常用的指示劑為甲基橙和酚酞，因酚酞的變色范圍為8.2-10，而要求滴加幾滴指示劑A，滴加c mol/L的標準鹽酸至溶液的pH約為8.2，所以應選酚酞作指示劑，指示劑顏色由淺紅色變成無色，且半分鐘不變色時停止滴定，
故答案為：250mL容量瓶 酚酞 由淺紅色變成無色，且半分鐘不變色；
②當選擇酚酞作指示劑，碳酸鈉被滴定為碳酸氫鈉，再繼續選擇甲基橙作指示劑，碳酸氫鈉完全反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，因此應根據V₂來計算．
所給數據中，第3次誤差太大，舍去，V₂=

4.97+5.03

2

mL=5.00mL，消耗鹽酸的物質的量為：5.00×10^-3L×c mol/L=5.00×10^-3cmol，故滴定所取溶液中含碳酸鈉的物質的量也為5.00×10^-3cmol，w克試樣中含碳酸鈉為0.05cmol，Na₂CO₃的質量分數為：

0.05c×106

w

×100%=

5.3c

w

×100%，
故答案為：

5.3c

w

×100%．

點評：本題以鈉的化合物為載體，綜合考察了物質的檢驗、中和滴定中指示劑的選擇及中和滴定的計算．在計算時一定要注意數據的取舍及滴定時只取了原樣品的一部分．