Question

15．為測定某碳酸氫鈉樣品純度（含有少量氯化鈉），學(xué)生設(shè)計了如下幾個實驗方案（每個方案均稱取m₁g樣品），請回答每個方案中的問題．
[方案Ⅰ]選用重量法進(jìn)行測定：可用圖1中的裝置進(jìn)行實驗．

（1）A裝置中NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO₂若直接向試樣溶液中鼓入空氣會導(dǎo)致實驗測定結(jié)果偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（2）該方案需直接測定的物理量是裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量．
[方案Ⅱ]選用氣體體積法進(jìn)行測定：可用如圖2中的裝置進(jìn)行實驗，為了減小實驗誤差，量氣管中加入飽和NaHCO₃溶液．
（3）通過實驗，測得該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是b．
a．測定氣體體積時未冷卻至室溫
b．測定氣體體積時水準(zhǔn)管的液面高于量氣管的液面
c．Y型管中留有反應(yīng)生成的氣體
d．氣體進(jìn)入量氣管前未用濃硫酸干燥
[方案Ⅲ]選用滴定法進(jìn)行測定：
（4）稱取m₁g樣品，配成100mL溶液，取出20mL，用c mol•L^-1的標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定，消耗體積為VmL，則該試樣中碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算表達(dá)式為：$\frac{84vV×1{0}^{-3}g×\frac{100ml}{20ml}}{{m}_{1}g}$×100%．

Answer 1

分析 （1）本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高．
（2）需要直接測定的物理量是裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)量．
（3）a項會使測定結(jié)果偏高；b項氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏小，導(dǎo)致碳酸氫鈉的測定結(jié)果偏低；c項，原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不影響實驗結(jié)果；本題是用排水集氣法測定氣體體積，不需要干燥，d項無影響．
（4）根據(jù)化學(xué)方程式：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，可知反應(yīng)消耗的鹽酸與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量相等．

解答 解：（1）本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量求碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，若不吸收空氣中的二氧化碳會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，
故答案為：吸收空氣中的CO₂；偏高；
（2）本題是通過碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，再用堿石灰吸收二氧化碳，通過二氧化碳的質(zhì)量來計算碳酸氫鈉的質(zhì)量，故需要直接測定的物理量是裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量，其質(zhì)量差即為二氧化碳的質(zhì)量，
故答案為：裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量；
（3）a項：測定氣體體積時未冷卻至室溫，由于熱脹冷縮，導(dǎo)致所測體積偏大，會使測定結(jié)果偏高；b項氣體壓強大于大氣壓，會使測定的體積偏小，導(dǎo)致碳酸氫鈉的測定結(jié)果偏低；c項，原Y形管內(nèi)有空氣，后留有反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不影響實驗結(jié)果；本題是用排水集氣法測定氣體體積，不需要干燥，d項無影響；故選b，
故答案為：b；
（4）碳酸氫鈉和鹽酸反應(yīng)方程式：
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
84g   1mol
m   cmol/L×VmL×10^-3L/mol
m=×$\frac{84g×cmol/L×Vml×1{0}^{-3}L/mol}{1mol}$=84cV×10^-3g，
碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{84vV×1{0}^{-3}g×\frac{100ml}{20ml}}{{m}_{1}g}$×100%．
故答案為：$\frac{84vV×1{0}^{-3}g×\frac{100ml}{20ml}}{{m}_{1}g}$×100%．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計算能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及反應(yīng)的實驗原理，難度中等．通過本題我們要知道在完成實驗時要盡可能的排除可能對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，例如本題中空氣中二氧化碳對實驗結(jié)果的影響，水蒸氣的影響等．