Question

实验室要精确测定氯化钠和碳酸氢钠混合物中碳酸氢钠的质量分数有多种方法，化学课外活动小组设计了三种实验方案：
  方案一：取样品，加热固体．
  方案二：用0.100mol/L盐酸滴定样品．
  方案三：用稀酸将HCO₃^-转化为CO₂，测定CO₂的质量．
（1）方案一的操作步骤有：①称量某容器的质量为11.200g，再称取该容器及混合物的质量为14.200g；②将混合物充分加热，并冷却后称量，容器和剩余固体的质量为13.580g．
①此实验中称量时所需定量仪器为

 

，至少需要称量

 

次，固体应放在

 

中加热．
②进行恒重操作的目的是

 

，直到两次称重的结果相差不超过

 

g．
③根据实验结果，计算混合物中碳酸氢钠的质量分数为

 

如果实验结果偏低，则造成实验误差的原因可能是（填写字母）

 

．
A．混合物中含有加热易分解的物质           B．最后两次加热后的质量差大于0.1g
C．加热后容器未放在干燥器中冷却           D．加热过程中有少量固体溅出
（2）①若方案二滴定时选择的指示剂为甲基橙．当

 

时，说明达到了滴定终点．
②某小组同学秤取4.425g样品，溶于水配成500mL溶液，然后取出25mL
用0.100mol/L盐酸滴定，盐酸在滴定管中的初读数为0.00，末读数如图1示，则
末读数为

 

，碳酸氢钠的质量分数为

 

（3）方案三的实验装置如图：

操作步骤有：①检查装置的气密性；②在干燥管内装满碱石灰，称量质量为W₁ g；③称量W₂ g样品装入广口瓶B中；④关闭止水夹；⑤缓慢加入稀H₂SO₄至不再产生气体为止；⑥打开止水夹；⑦缓缓鼓入空气数分钟，再称量干燥管，质量为W₃ g．
①图中装置A的作用是

 

，装置C的作用是

 

．
②有同学认为空气中的水蒸气会进入干燥管导致测量结果

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．改进措施可以是

 

．
③根据方案三的数据，算出样品中碳酸氢钠的质量分数为

 

（用代数式表示）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）方案一 ①根据天平的感量确定称量仪器，要称量容器的质量及容器和药品的质量，当前后两次称量的质量差不超过0.001g时说明已经达到恒重；灼烧固体在坩埚中进行；
②当恒重时说明碳酸氢钠完全分解；当前后两次称量的质量差不超过0.001g时说明已经达到恒重；
③根据反应方程式利用差量法计算；在测定中若被测样品中含有加热时未完全分解或实验后吸水，都会造成测量结果偏低；
（2）方案二①甲基橙的变色范围是3.1-4.4，碳酸氢钠溶液呈碱性，所以滴有甲基橙的碳酸钠溶液呈黄色，当滴定终点时，溶液黄色恰好变成橙色；
②根据图示刻度进行读数；根据消耗盐酸的体积，根据方程式计算；
（3）方案三根据二氧化碳和碳酸氢钠的关系式计算其质量分数；空气中含有二氧化碳，属于酸性氧化物能被碱液吸收，浓硫酸具有吸水性，空气中水分和二氧化碳也能被碱石灰吸收，据此分析．

解答： 解：（1）①方案一 托盘天平的过量是0.1g，电子天平的感量是0.001g，所以称量药品时用电子天平，称量容器和称量容器和药品各一次，当前后两次称量的质量差不超过0.001g时说明已经达到恒重，至少需要两次，故至少需要4次称量；固体灼烧应放在坩埚中进行，
故答案为：电子天平；4；坩埚；
②碳酸氢钠受热分解使固体质量减少，当恒重时说明碳酸氢钠完全分解；当前后两次称量的质量差不超过0.001g时说明已经达到恒重；
故答案为：判断碳酸氢钠完全分解；0.001；
③令原混合物中碳酸氢钠的质量为xg，样品质量为：14.200g-11.200g-=3.000g，固体质量减少为：14.200g-13.580g=0.62g，则：
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑   固体减少
168        106                 62
xg                            0.62g
所以168：62=xg：0.62g，解得：x=1.68，故碳酸氢钠的质量分数ω（NaHCO₃）=

1.68g

3.000g

×100%=56%，
A、混合物中含有加热易分解的物质．加热后分解，导致质量差变大，计算结果偏高，故A错误；
B、最后两次加热后质量相差较大说明结晶水还没有完全失去，会导致测定结果偏小，故B正确；
C、加热后容器未放入干燥器中冷却会导致测定的质量差变小，故C正确；
D、加热过程中晶体有少量溅失会导致测定的质量差变大，故D错误；
故答案为：56%；BC；
（2）方案二①甲基橙的变色范围是3.1-4.4，碳酸钠溶液呈碱性，所以滴有甲基橙的碳酸钠溶液呈黄色，当滴定终点时，溶液呈酸性，溶液黄色恰好变成橙色，且半分钟内不褪色，
故答案为：黄色恰好变成橙色，且半分钟内不褪色；
②图示读数为20.10mL，碳酸氢钠和盐酸反应方程式为：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
n（NaCO₃）=n（HCl）=0.0201L×0.100mol/L=0.00201mol，4.425g样品含碳酸氢钠的质量为：0.00201mol×

500

25

×84g/mol=3.3768g，碳酸氢钠的质量分数为：

3.3768g

4.425g

×100%=76.31%，故答案为：20.10mL；76.31%；
（3）①空气中含有二氧化碳，A中氢氧化钠溶液用于吸收空气中二氧化碳，防止干扰碳酸氢钠的测定；反应生成的二氧化碳中含有水蒸气，碱石灰能吸收水蒸气而影响二氧化碳的测定，所以用C装置中的浓硫酸吸收水蒸气；
故答案为：除去空气中的二氧化碳；干燥二氧化碳气体；
②空气中的水蒸气和二氧化碳进入干燥管而影响二氧化碳的测定，使测得二氧化碳质量偏大，由此计算碳酸氢钠质量分数偏大；为防止空气中水蒸气和二氧化碳的干扰，应该在干燥管右边再加一个装有碱石灰的干燥管，
故答案为：偏大；在干燥管右边再加一个装有碱石灰的干燥管；
③碱石灰吸收的物质是二氧化碳，二氧化碳的质量是（W₃-W₁）g，根据碳原子守恒得碳酸氢钠的质量=

84(W3-W1)

44

g，则碳酸氢钠的质量分数=

84(W3-W1)

44W2

×100%，故答案为：

84(W3-W1)

44W2

×100%．

点评：本题考查了探究物质的组成和测量物质的含量，注意空气中含有的二氧化碳和水蒸气对二氧化碳的测定有影响，所以为防止干扰要先除去空气中二氧化碳和水蒸气，为易错点．