Question

15．为测定某碳酸氢钠样品的纯度（含有少量氯化钠），实验小组同学提出下列实验方案：
甲方案：沉淀法
乙方案：重量法
丙方案：气体体积法
（已知：每个方案均称取m₁g样品）  继而进行下列判断和实验：
（1）甲方案用图1装置进行实验：

①实验过程中需持续缓缓通入空气．其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有把生成的CO₂气体全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
②C中反应生成BaCO₃的化学方程式是CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O．
③下列各项措施中，不能提高测定准确度的是cd．
a．在加入盐酸之前，应排尽装置内的CO₂气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A、B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d．在B、C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
（2）乙方案用图2装置进行实验：
①A装置中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO₂，若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）；
②该方案需直接测定的物理量是装置C反应前后的质量．
（3）丙方案用如图3装置进行实验：
①为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为饱和NaHCO₃溶液；
②反应完毕，每间隔1min读取气体体积、气体体积逐渐减小，直至不变．气体体积逐次减小的原因是反应放热，气体冷却过程中体积减小（排除仪器和实验操作的影响因素）；
③通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是b．
a．测定气体体积时未冷却至室温
b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面
c．Y形管中留有反应生成的气体
d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥．

Answer 1

分析 （1）①实验通过C装置生成的碳酸钡的质量测定二氧化碳的质量，进而计算牙膏中碳酸钙的质量分数．装置中残留部分二氧化碳，不能被完全吸收，导致测定的碳酸钡的质量偏小；
②二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水；
③a、在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体，防止影响碳酸钡质量的测定；
b、滴加盐酸过快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出装置C；
c、在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置，吸收水分，不影响CO₂；
d、在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影响CO₂；
（2）①本题是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠的质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，若不吸收空气中的二氧化碳会导致测定结果偏高．
②需要直接测定的物理量是装置C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量．
（3）①二氧化碳能溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差．
②该反应为放热反应，根据气体热胀冷缩分析；
③a项会使测定结果偏高；b项气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排水集气法测定气体体积，不需要干燥，d项无影响．

解答 解：（1）①装置中残留部分二氧化碳，不能被完全吸收，导致测定的碳酸钡的质量偏小，持续缓缓通入空气的作用为：把生成的CO₂气体全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收，
故答案为：把生成的CO₂气体全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
②二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水，反应方程式为CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，故答案为：CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O；
③a、在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体，防止影响碳酸钡质量的测定，可以提高测定准确度，故a不符合；
b、滴加盐酸过快CO₂，CO₂来不及被吸收，就排出装置C，滴加盐酸不宜过快，使二氧化碳吸收完全，可以提高测定准确度，故b不符合；
c、在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置，吸收水分，不影响CO₂，不能提高提高测定准确度，故c符合；
d、在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，影响CO₂，不能提高测定准确度，故d符合，
故选：cd；
（2）①本题是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠的质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，若不吸收空气中的二氧化碳会导致测定结果偏高，
故答案为：吸收空气中的CO₂；偏高；
②本题是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量来计算碳酸氢钠的质量，故需要直接测定的物理量是装置C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量，
故答案为：装置C反应前后的质量；
（3）①二氧化碳能溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差，
故答案为：饱和NaHCO₃；
②该反应为放热反应，得到的气体温度较高，随着时间的推移，气体冷却，体积逐渐减小，
故答案为：反应放热，气体冷却过程中体积减小；
③a项：测定气体体积时未冷却至室温，由于热胀冷缩，导致所测体积偏大，会使测定结果偏高；b项气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排水集气法测定气体体积，不需要干燥，d项无影响；故选b．

点评 本题考查对实验原理与操作步骤的理解及评价、常用化学用语、化学计算、物质组成的测定等，难度较大，是对所需知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础知识与分析问题、解决问题的能力，理解实验原理是解答的关键．