Question

根据镁与二氧化碳的反应推测，钠也能在二氧化碳中燃烧，且固体产物可能为碳酸钠、氧化钠、碳中的两种或三种。某兴趣小组对钠在二氧化碳中燃烧后的产物进行定性和定量探究。

（1）假设产物为Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，设计实验方案，验证其中的Na₂CO₃和Na₂O。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。（已知室温时BaCO₃饱和溶液的pH=9.6）

限选试剂及仪器：稀盐酸、BaCl₂溶液、Ba(OH)₂溶液、精密pH试纸（精确至0.1）、烧杯、试管、滴管、玻璃棒、表面皿、比色卡

实验操作	预期现象和结论
步骤1：取适量产物样品于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，取上层清液备用。	有不溶的黑色固体。
步骤2：取适量步骤1清液于试管中，
步骤3：

 

（2）假设产物为Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，为进一步测定产物中Na₂CO₃的含量，进行了以下实验：

步骤1：准确称取w克试样，溶解、过滤后准确配制成250mL溶液。

步骤2：准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，滴加几滴指示剂A，滴加c mol/L的标准盐酸至溶液的pH约为8.2（碳的主要存在形式为HCO₃^―），消耗盐酸的体积为V₁mL；再滴加几滴甲基橙，继续用上述盐酸滴至溶液由黄色变橙色，消耗盐酸的体积为V₂mL。

步骤3：重复实验3次。滴定结果如下

滴定 次数	待测溶液 的体积/mL	消耗标准盐酸的体积
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步骤2中，第一步滴定所使用的A指示剂为            ，滴定终点的现象为                        。

②计算Na₂CO₃的质量分数=                  （用含w、c的代数式表示）

 

Answer 1

【答案】

 

（1）

实验操作	预期现象与结论
步骤2：滴加足量的BaCl2溶液，充分振荡，静置，取上层清液于另外一支试管备用	有白色沉淀生成，说明产物中有Na2CO3
步骤3：将一片精密PH试纸置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步骤2上层清液点在精密PH试纸上，待颜色稳定后，对照比色卡读出数据。	溶液的PH明显大于9.6，说明产物中含有Na2O

 

（2）①酚酞    由浅红色变为无色，且半分钟不变色

②5.3c/w×100%

【解析】

试题分析：（1）Na₂O+H₂O=2NaOH，NaOH和Na₂CO₃都能与稀盐酸反应，因此不能滴加稀盐酸；Na₂CO₃与BaCl₂、Ba(OH)₂是都能反应生成白色沉淀，但是后者会引入NaOH，干扰产物中Na₂O的检验，因此步骤2中只能滴加足量BaCl₂溶液；充分振荡，有白色沉淀生成，说明产物中存在Na₂CO₃；静置，取上层清液于另外一支试管备用；由于室温时BaCO₃饱和溶液的pH=9.6，如步骤2的上层清液中混有NaOH，则其pH>9.6，因此步骤3中应将一片精密pH试纸置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步骤二上层清液点在精密pH试纸上，待颜色稳定后，对照比色卡读出数据，若溶液pH明显大于9.6说明产物中含有Na₂O；（2）①步骤2中第一步滴定终点的pH约为8.2，刚好在酚酞的pH变色范围，因此选择酚酞作指示剂，当待测的碱性溶液由浅红色变成无色，且半分钟内不变色，这是滴定终点的现象，就停止滴定；②第3次滴定所得数据存在明显的误差，应舍去；根据第1、2次滴定所得体积计算平均体积，则V₁=(15.02+14.98)mL/2=15.00mL，V₂=(4.97+5.03)mL/2=5.00mL；由于第1次滴定时先后发生反应为NaOH+HCl=NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，则n(HCl)=n(NaOH)+n(Na₂CO₃)=cmol/L×15.00×10^—3L、n(Na₂CO₃)=n(NaHCO₃)；第2次滴定时只发生反应NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，则n(HCl)=n(NaHCO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L，所以n(Na₂CO₃)= n(NaHCO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L，n(NaOH)= cmol/L×15.00×10^—3L—cmol/L×5.00×10^—3L = cmol/L×10.00×10^—3L；式样中n(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL，n(NaOH)= cmol/L×10.00×10^—3L×250mL/25.00mL；式样中m(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL×106g/mol，w(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL×106g/mol÷wg×100%=5.3c/w×100%。

考点：考查探究实验和测定产物中某一成分纯度的定量实验，包括检验产物中有关成分的实验方案的设计、酸碱中和滴定指示剂的选择、滴定终点的现象、滴定数据的处理与计算、质量分数的计算等问题。