Question

实验室测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w(Na₂CO₃)，称取此混合物5.0 g，溶于水中，配成250 mL溶液。

方案一：沉淀法。利用化学反应把HCO₃^-、CO₃^2-完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中w(Na₂CO₃)。

(1)量取100 mL配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中HCO₃^-、CO₃^2-完全转化为沉淀，应选用的试剂是______(填编号)。

A.CaCl₂溶液　　　　        B.MgSO₄溶液

C.NaCl溶液            D.Ba(OH)₂溶液

(2)过滤，提取沉淀，则过滤操作所需要的玻璃仪器除烧杯外，还有________、__________。

(3)将沉淀洗涤，并充分干燥，称量沉淀的质量为m g，由此可以计算w(Na₂CO₃)。如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则测得w(Na₂CO₃)______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

方案二：量气法。量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应，测定生成气体在通常状况(约20℃，1.01×10⁵Pa)下的体积，由此计算混合物中的w(Na₂CO₃)。

(1)装置中导管a的作用是___________________。

(2)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V₁ mL、V₂ mL。则产生CO₂的体积为________mL。

方案三：滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中，滴加2滴酚酞溶液，摇匀，用0.200 0 mol/L的盐酸进行滴定到终点(已知终点时反应H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-恰好完全)。重复此操作2次，消耗盐酸的体积平均值为20.00 mL。

(1)量取25.00 mL配制好的溶液，应选择________(填仪器名称)来完成。

(2)判断滴定终点的依据是__________________。

(3)此法测得w(Na₂CO₃)=________。

Answer

D 玻璃棒 漏斗 偏小 平衡压强、使稀硫酸顺利滴下 (V1-V2) 碱式滴定管 溶液由红色变为粉红色，且30 s内不恢复 84.8%

【解析】

方案一：(1)滴加足量沉淀剂，把溶液中HCO3-、CO32-完全转化为沉淀，关键是该沉淀剂能够与碳酸氢根离子反应生成沉淀；

(2)根据过滤操作的方法判断需要使用的仪器名称；

(3)沉淀未干燥充分就称量，则称量值偏大，由于在质量相等的条件下碳酸氢钠产生的沉淀大于碳酸钠产生的沉淀，据此判断对测定结果的影响；

方案二：(1)由于碳酸盐与酸反应产生二氧化碳气体，瓶内压强增大，所以装置中导管a的作用是平衡压强、使液体顺利滴下；消除加入稀硫酸引起的体积误差；

(2)碱式滴定管中前后的体积差即是二氧化碳的体积，据此计算出二氧化碳的体积；

方案三：(1)碳酸钠、碳酸氢钠的混合液显碱性，应该用碱式滴定管量取；

(2)酚酞的变色范围是8.2～10.0，反应结束时溶液由红色突变为无色，据此判断滴定终点；

(3)根据反应H++CO32-=HCO3-计算出25.00 mL样品溶液中含有的碳酸钠的物质的量，然后计算出250 mL样品溶液中含有的碳酸钠的物质的量，再根据m=n·M计算出碳酸钠的质量，最后根据质量分数的表达式计算出样品中碳酸钠的质量分数。

方案一：(1)A.CaCl2溶液只能与CO32-反应转化为CaCO3沉淀，A错误；

B.MgSO4溶液与HCO3-、CO32-均不反应，B错误；

C.NaCl溶液与HCO3-、CO32-都不反应，C错误；

D.Ba(OH)2溶液与HCO3-、CO32-都发生反应生成BaCO3沉淀，D正确；

故合理选项是D；

(2)过滤操作所需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、普通漏斗，所以除烧杯外，还有玻璃棒、普通漏斗(漏斗)；

(3)如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则称量值偏大，由于在质量相等的条件下碳酸氢钠产生的沉淀大于碳酸钠产生的沉淀，所以如果称量值偏大，则碳酸氢钠的质量偏大，则碳酸钠的含量偏小；

方案二：(1)由于碳酸盐与酸反应产生二氧化碳气体，瓶内压强增大，所以装置中导管a的作用是平衡压强、使液体顺利滴下；消除加入稀硫酸引起的体积误差；

(2)碱式滴定管中前后的体积差即是二氧化碳的体积，则产生CO2的体积为：(V1-V2) mL；

方案三：(1)溶液显碱性，因此应该用碱式滴定管量取；

(2)酚酞的变色范围是8.2～10.0，所以判断滴定终点的依据是由红色突变为无色，且30s不恢复；

(3)反应达到终点时，发生的离子方程式为：H++CO32-=HCO3-，则根据消耗盐酸的体积可知20.00 mL可知，消耗碳酸钠的物质的量为：n(Na2CO3)=0.2000 mol/L×0.02000L=0.004 mol，则原混合物中碳酸钠的物质的量为：0.004 mol×=0.04 mol，其质量为：0.04 mol×106 g/mol=4.24 g，所以碳酸钠质量分数为：×100%=84.8%。