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，检验其中的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1中所需定量仪器除了天平、量筒外，还需

 

；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

分析：（1）检验其中的Na₂CO₃和Na₂O，可根据Na₂CO₃和氯化钡反应生成沉淀进行，检验Na₂O，可根据Na₂O和水反应生成氢氧化钠的强碱性，通过测定pH来检验；
（2）①配制一定物质的量浓度的溶液一定要用到一定容积的容量瓶，酸碱中和滴定常用的指示剂为甲基橙和酚酞，根据所用试剂的颜色突变来确定滴定终点；
②根据中和滴定原理进行计算．

解答：解：（1）碳酸钠与氯化钡反应生成白色的硫酸钡沉淀和氯化钠，溶液呈中性，氧化钠溶于水和水反应生成氢氧化钠显强碱性．因此检验其中的Na₂CO₃，可根据Na₂CO₃和氯化钡反应生成沉淀进行，检验Na₂O，可根据Na₂O和水反应生成氢氧化钠的强碱性，通过测定pH来检验；
故答案为：

实验操作	预期现象和结论
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	溶液的pH明显大于9.6，说明产物中含有Na2O

（2）①配制一定物质的量浓度的溶液一定要用到一定容积的容量瓶，酸碱中和滴定常用的指示剂为甲基橙和酚酞，因酚酞的变色范围为8.2-10，而要求滴加几滴指示剂A，滴加c mol/L的标准盐酸至溶液的pH约为8.2，所以应选酚酞作指示剂，指示剂颜色由浅红色变成无色，且半分钟不变色时停止滴定，
故答案为：250mL容量瓶 酚酞 由浅红色变成无色，且半分钟不变色；
②当选择酚酞作指示剂，碳酸钠被滴定为碳酸氢钠，再继续选择甲基橙作指示剂，碳酸氢钠完全反应生成氯化钠、水和二氧化碳，因此应根据V₂来计算．
所给数据中，第3次误差太大，舍去，V₂=

4.97+5.03

2

mL=5.00mL，消耗盐酸的物质的量为：5.00×10^-3L×c mol/L=5.00×10^-3cmol，故滴定所取溶液中含碳酸钠的物质的量也为5.00×10^-3cmol，w克试样中含碳酸钠为0.05cmol，Na₂CO₃的质量分数为：

0.05c×106

w

×100%=

5.3c

w

×100%，
故答案为：

5.3c

w

×100%．

点评：本题以钠的化合物为载体，综合考察了物质的检验、中和滴定中指示剂的选择及中和滴定的计算．在计算时一定要注意数据的取舍及滴定时只取了原样品的一部分．