Question

根據(jù)鎂與二氧化碳的反應(yīng)推測，鈉也能在二氧化碳中燃燒，且固體產(chǎn)物可能為碳酸鈉、氧化鈉、碳中的兩種或三種。某興趣小組對鈉在二氧化碳中燃燒后的產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量探究。

（1）假設(shè)產(chǎn)物為Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，設(shè)計實驗方案，驗證其中的Na₂CO₃和Na₂O。在答題卡上寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。（已知室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6）

限選試劑及儀器：稀鹽酸、BaCl₂溶液、Ba(OH)₂溶液、精密pH試紙（精確至0.1）、燒杯、試管、滴管、玻璃棒、表面皿、比色卡

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取適量產(chǎn)物樣品于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢�，靜置，取上層清液備用。	有不溶的黑色固體。
步驟2：取適量步驟1清液于試管中，
步驟3：

 

（2）假設(shè)產(chǎn)物為Na₂CO₃、Na₂O和C的混合物，為進(jìn)一步測定產(chǎn)物中Na₂CO₃的含量，進(jìn)行了以下實驗：

步驟1：準(zhǔn)確稱取w克試樣，溶解、過濾后準(zhǔn)確配制成250mL溶液。

步驟2：準(zhǔn)確量取25.00mL所配溶液于錐形瓶中，滴加幾滴指示劑A，滴加c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸至溶液的pH約為8.2（碳的主要存在形式為HCO₃^―），消耗鹽酸的體積為V₁mL；再滴加幾滴甲基橙，繼續(xù)用上述鹽酸滴至溶液由黃色變橙色，消耗鹽酸的體積為V₂mL。

步驟3：重復(fù)實驗3次。滴定結(jié)果如下

滴定 次數(shù)	待測溶液 的體積/mL	消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的體積
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步驟2中，第一步滴定所使用的A指示劑為            ，滴定終點的現(xiàn)象為                        。

②計算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=                  （用含w、c的代數(shù)式表示）

 

Answer 1

【答案】

 

（1）

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟2：滴加足量的BaCl2溶液，充分振蕩，靜置，取上層清液于另外一支試管備用	有白色沉淀生成，說明產(chǎn)物中有Na2CO3
步驟3：將一片精密PH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步驟2上層清液點在精密PH試紙上，待顏色穩(wěn)定后，對照比色卡讀出數(shù)據(jù)。	溶液的PH明顯大于9.6，說明產(chǎn)物中含有Na2O

 

（2）①酚酞    由淺紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘不變色

②5.3c/w×100%

【解析】

試題分析：（1）Na₂O+H₂O=2NaOH，NaOH和Na₂CO₃都能與稀鹽酸反應(yīng)，因此不能滴加稀鹽酸；Na₂CO₃與BaCl₂、Ba(OH)₂是都能反應(yīng)生成白色沉淀，但是后者會引入NaOH，干擾產(chǎn)物中Na₂O的檢驗，因此步驟2中只能滴加足量BaCl₂溶液；充分振蕩，有白色沉淀生成，說明產(chǎn)物中存在Na₂CO₃；靜置，取上層清液于另外一支試管備用；由于室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6，如步驟2的上層清液中混有NaOH，則其pH>9.6，因此步驟3中應(yīng)將一片精密pH試紙置于表面皿上，用玻璃棒蘸取步驟二上層清液點在精密pH試紙上，待顏色穩(wěn)定后，對照比色卡讀出數(shù)據(jù)，若溶液pH明顯大于9.6說明產(chǎn)物中含有Na₂O；（2）①步驟2中第一步滴定終點的pH約為8.2，剛好在酚酞的pH變色范圍，因此選擇酚酞作指示劑，當(dāng)待測的堿性溶液由淺紅色變成無色，且半分鐘內(nèi)不變色，這是滴定終點的現(xiàn)象，就停止滴定；②第3次滴定所得數(shù)據(jù)存在明顯的誤差，應(yīng)舍去；根據(jù)第1、2次滴定所得體積計算平均體積，則V₁=(15.02+14.98)mL/2=15.00mL，V₂=(4.97+5.03)mL/2=5.00mL；由于第1次滴定時先后發(fā)生反應(yīng)為NaOH+HCl=NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，則n(HCl)=n(NaOH)+n(Na₂CO₃)=cmol/L×15.00×10^—3L、n(Na₂CO₃)=n(NaHCO₃)；第2次滴定時只發(fā)生反應(yīng)NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，則n(HCl)=n(NaHCO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L，所以n(Na₂CO₃)= n(NaHCO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L，n(NaOH)= cmol/L×15.00×10^—3L—cmol/L×5.00×10^—3L = cmol/L×10.00×10^—3L；式樣中n(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL，n(NaOH)= cmol/L×10.00×10^—3L×250mL/25.00mL；式樣中m(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL×106g/mol，w(Na₂CO₃)=cmol/L×5.00×10^—3L×250mL/25.00mL×106g/mol÷wg×100%=5.3c/w×100%。

考點：考查探究實驗和測定產(chǎn)物中某一成分純度的定量實驗，包括檢驗產(chǎn)物中有關(guān)成分的實驗方案的設(shè)計、酸堿中和滴定指示劑的選擇、滴定終點的現(xiàn)象、滴定數(shù)據(jù)的處理與計算、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算等問題。