Question

以下是某同學測定硫酸鈉晶體中結晶水含量的實驗方案。
實驗用品：硫酸鈉晶體試樣、研缽、干燥器、坩堝、三腳架、玻璃棒、藥匙、托盤天平
實驗步驟：
① 準確稱量一個干凈、干燥的坩堝；
② 在坩堝中加入一定量的硫酸鈉晶體試樣，稱重，將稱量的試樣放入研缽中研細，再放回到坩堝中；
③ 將盛有試樣的坩堝加熱，待晶體變成白色粉末時，停止加熱；
④ 將步驟③中的坩堝放入干燥器，冷卻至室溫后，稱重；
⑤ 將步驟④中的坩堝再加熱一定時間，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量。重復本操作，直至兩次稱量結果不變；
⑥ 根據實驗數據計算硫酸鈉晶體試樣中結晶水的質量分數。
分析該方案并回答下面問題：
（1）完成本實驗還需要的實驗用品是           ；
（2）指出實驗步驟中存在的錯誤并改正：                                      ；
（3）硫酸鈉不能放置在空氣中冷卻的原因是                                    ；
（4）步驟⑤的目的是                                  ；
（5）下面的情況有可能造成測試結果偏高的是    （填序號）。

A．試樣中含有加熱不揮發的雜質

B．試樣中含有加熱易揮發的雜質

C．測試前試樣已有部分脫水

D．實驗前坩堝未完全干燥

E．晶體加熱脫水不完全
F．加熱時有晶體濺出

Answer 1

（1）坩堝鉗、酒精燈（可以不答“火柴”）
（2）步驟②有錯誤 應先將試樣研細，后放入坩堝稱重
（3）因硫酸鈉放置在空氣中冷卻時，會吸空氣中的水分
（4）保證試樣脫水完全
（5）B、D、F

【錯解分析】注意實驗用品的選擇，不多不漏，明確實驗目的，實驗步驟和實驗現象。
【正解】對實驗的基本操作不熟悉，致使第（1）題選錯實驗儀器，如漏填坩堝鉗等。對所含結晶水的質量分數的計算式理解不透徹或不會分析，而使第（5）題多選C等。
【正確解答】本題是一個定量實驗，實驗的目的是測定硫酸鈉晶體中結晶水的質量分數。
（1）根據實驗步驟結合已經給知的實驗儀器，可以得出使用坩堝時必須使用坩堝鉗進行挾持。因實驗需要加熱坩堝，因此需要使用酒精燈、泥三角等儀器。
（2）將各步實驗進行觀察和分析，會發現步驟②中的稱量存在問題：若先稱量樣品再在研缽種研細，必然會導致部分樣品附著在研缽上而損失部分樣品。正確的操作應為先用研缽將樣品研細，再進行稱量。
（3）硫酸鈉晶體加熱失去結晶水后生成的無水硫酸鈉，若在空氣中冷卻又會重新吸生成硫酸鈉晶體，因此應將失水后的硫酸鈉放于干燥器中進行冷卻。
（4）實驗步驟⑤的目的是保證試樣脫水完全。
（5）假設步驟①中坩堝的質量為m₁，步驟②中坩堝和樣品的質量為m₂，步驟⑤中稱量的質量為m₃。則硫酸鈉晶體中結晶水的質量分數為，A選項試樣中含有加熱不揮發的雜質，將會使m₃偏大，結果偏小；B選項中試樣中含有加熱易揮發的雜質，將會使m₃偏小，結果偏大；C選項中測試前試樣已有部分脫水，將會使m₂-m₃的值偏小，結果偏小；D選項中實驗前坩堝未完全干燥將會使m₁偏大，結果偏大；E選項中晶體加熱脫水不完全，將會使m₃偏大，結果偏小；F選項中加熱時有晶體濺出，將會使m₃偏小，結果偏大。