Question

為測定Na₂CO₃和NaCl混合物中Na₂CO₃質量分數，甲、乙、丙三位同學分別進行如下實驗，請根據實驗內容回答相關問題：
（1）甲同學實驗的主要步驟有：
①過濾  
②加入足量的CaCl₂溶液  
③將沉淀小心烘干、稱量，測得固體質量為ng  
④稱取mg樣品溶于適量蒸餾水  
⑤洗滌沉淀2-3次．
該同學正確的操作步驟為

 

（填序號）；混合物中碳酸鈉的質量分數為

 

（只需列出計算式）．
（2）乙同學把一定量的混合物與足量鹽酸反應，然后用如圖裝置測定產生的CO₂氣體的體積，實驗室中只有如下試劑：樣品、6mol/L鹽酸、Na₂CO₃溶液、CaCl₂溶液、飽和NaHCO₃溶液．
①廣口瓶中盛放的溶液是

 

．
②該裝置測定的氣體體積往往不準確（不考慮導管中水的體積），理由是

 

．
（3）丙同學準確稱取w g樣品放入錐形瓶中，加入V₁ mL 0.1000mol/L鹽酸，充分反應，用0.1000mol/L的氫氧化鈉溶液滴定過量鹽酸，消耗氫氧化鈉溶液V₂ mL．
①實驗室現有1.000mol/L鹽酸溶液．為了精確配制100mL 0.1000mol/L的鹽酸溶液，需要的儀器有：燒杯、100mL容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管、

 

．
②滴定時選擇

 

作指示劑．
③混合物中碳酸鈉的質量分數為

 

（只需列出計算式）．

Answer 1

分析：（1）測定Na₂CO₃和NaCl混合物中Na₂CO₃質量分數，設計實驗步驟為稱量樣品溶解后，加入過量氯化鈣溶液生成碳酸鈣沉淀，過濾洗滌烘干后稱量沉淀質量，依據碳酸根離子守恒計算碳酸鈉的質量分數；
（2）①把一定量的混合物與足量鹽酸反應，然后用如圖裝置測定產生的CO₂氣體的體積，是利用排液法測定生成二氧化碳的氣體體積進行計算，廣口瓶中液體是飽和碳酸氫鈉；
②排液法測定氣體體積實驗過程中，生成的二氧化碳中含有鹽酸揮發出的氯化氫氣體，排飽和碳酸氫鈉溶液會和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳導致測定結果產生誤差；
（3）①依據配制溶液是精確配制，取用溶液體積需要用滴定管分析需要的儀器；
②滴定實驗是利用氫氧化鈉溶液滴定過量的鹽酸來計算與碳酸鈉反應的鹽酸，反應終點指示劑應選擇酚酞試液；
③依據題干實驗數據，結合反應過程分析計算碳酸鈉質量分數．

解答：解：（1）測定Na₂CO₃和NaCl混合物中Na₂CO₃質量分數，設計實驗步驟為稱量樣品溶解后，加入過量氯化鈣溶液生成碳酸鈣沉淀，過濾洗滌烘干后稱量沉淀質量，正確的操作步驟為：④②①⑤③，稱取樣品質量為mg，反應生成碳酸鈣質量為ng，依據碳酸根離子守恒計算得到，碳酸鈉質量分數=

ng 100g/mol ×106g/mol

mg

×100%=

106n

m

%，
故答案為：④②①⑤③；

106n

m

%；
（2）①利用測定反應生成的二氧化碳氣體體積的方法測定，在碳酸氫鈉溶液中二氧化碳不反應，溶解度減小，利用裝置圖排飽和碳酸氫鈉溶液測定二氧化碳氣體的體積，
故答案為：飽和NaHCO₃溶液；
②鹽酸和樣品反應過程中生成的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，通過飽和碳酸氫鈉溶液會發生反應H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O，導致測定結果偏大，
故答案為：用鹽酸與Na₂CO₃反應產生的CO₂中混有HCl，HCl與NaHCO₃反應生成了CO₂；
（3）①現有1.000mol/L鹽酸溶液．為了精確配制100mL 0.1000mol/L的鹽酸溶液，需要的儀器有：燒杯、100mL容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管，準確取用鹽酸溶液用酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
②利用氫氧化鈉溶液滴定過量鹽酸，強酸強堿反應終點可以選擇酚酞做指示劑，
故答案為：酚酞；
③準確稱取w g樣品放入錐形瓶中，加入V₁ mL 0.1000mol/L鹽酸，充分反應，用0.1000mol/L的氫氧化鈉溶液滴定過量鹽酸，消耗氫氧化鈉溶液V₂ mL，碳酸鈉反應消耗的氯化氫物質的量=V₁×10^-3L×0.1000mol/L-0.1000mol/L×V²×10^-3L，依據化學反應2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，n（CO₃^2-）=

1

2

×（V₁×10^-3L×0.1000mol/L-0.1000mol/L×V×10^-3L），則碳酸鈉質量分數=

1 2 ×(V1×10-3L×0.1000mol/L-0.1000mol/L×2×10-3L)×106g/mol

wg

×100%=

5.3×10-3(V1-V2)

w

×100%，
故答案為：

5.3×10-3(V1-V2)

w

×100%．

點評：本題考查了混合物組成的實驗探究測定方法，實驗設計過程中的步驟和計算，配制溶液和滴定實驗的分析應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．