Question

3．為測定CO₂的相對分子質量，某實驗小組三位同學選用含NaHCO₃的樣品（質量均為m₁g）和其它合理的試劑，進行了以下三個實驗．

完成下列填空：
甲用重量法確定CO₂的質量，裝置如圖1：
（1）B中反應的化學方程式為2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O．
（2）實驗中持續(xù)緩緩通入空氣，其作用之一是把生成的CO₂全部排入后續(xù)裝置中，使之完全被吸收；另有作用為攪拌裝置B中的反應物，使之充分反應．
（3）不能提高測定精確度的措施是c．
a．向B內加入酸之前，排盡裝置內的CO₂氣體
b．向B內滴加酸時不宜過快
c．在B、C之間增添盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣裝置
d．在D后增添盛有堿石灰的干燥管
（4）乙用滴定法確定CO₂的物質的量將樣品配制成100mL溶液，從中取出20.00mL，用c mol•L^-1的鹽酸滴定（甲基橙作指示劑）．當溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且保�?0s不變時，停止滴定．平行測定三次，有關實驗數據記錄如下表．m₁ g樣品產生CO₂的物質的量為0.125cmol．

實驗編號	待測液體積 （mL）	消耗鹽酸體積（mL）
		初讀數	末讀數
1	20.00	0.00	25.02
2	20.00	0.20	28.80
3	20.00	1.30	26.28

（5）丙用氣體體積法確定CO₂的體積，裝置如右上圖所示．
①為了減小實驗誤差，量氣管中加入的液體X為飽和碳酸氫鈉溶液；
②若該裝置氣密性良好，讀數平視，但測得的“CO₂體積”數據仍然偏小，其原因可能是水準管的液面高于量氣管中的液面．
（6）確定CO₂的相對分子質量，選用甲、乙（限用“甲”、“乙”、“丙”進行填寫）的實驗數據為最佳．

Answer 1

分析 （1）重量法確定CO₂的質量，根據實驗裝置圖可知，裝置B用于產生二氧化碳，用碳酸氫鈉與稀硫酸反應，裝置C用于干燥二氧化碳，裝置D吸收二氧化碳，為了將裝置中所有二氧化碳被堿石灰充分吸收，要用空氣在經裝置A除去二氧化碳后的通過整個裝置，據此答題；
（2）實驗中持續(xù)緩緩通入空氣，除了把生成的CO₂全部排入后續(xù)裝置中，使之完全被吸收，還可以攪拌裝置B中的反應物，使之充分反應；
（3）a．向B內加入酸之前，排盡裝置內的CO₂氣體，可以減少空氣中的二氧化碳對實驗的干擾；
b．向B內滴加酸時不宜過快，使碳酸氫鈉與酸充分反應且使二氧化碳能被堿石灰充分吸收；
c．實驗用稀硫酸與碳酸氫鈉產生二氧化碳，所以在B、C之間增添盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣裝置，對實驗沒有作用；
d．在D后增添盛有堿石灰的干燥管，可以防止空氣中的水分和二氧化碳被D吸收而影響實驗的準確性；
（4）用鹽酸滴定碳酸氫鈉（甲基橙作指示劑），滴定終點時溶液由黃色變?yōu)槌壬�，根據表中數據可知，第二次實驗數據偏差較大，為偶然誤差，應去掉，所以消耗鹽酸的體積為$\frac{25.02+24.98}{2}$mL=25.00mL，所以消耗鹽酸的物質的量為0.025cmol，根據關系式HCl～NaHCO₃，可得二氧化碳的物質的量；
（5）①為了減小實驗誤差，量氣管中加入的液體應盡量減少二氧化碳的溶解，據此答題；
②若測定體積時水準管的液面高于量氣管中的液面，會使測得的“CO₂體積”數據偏小，據此答題；
（6）根據上面的實驗原理可知，測量氣體的體積受外界條件的影響較大，精確度較小，所以測質量和滴定得到的數據較為準確，據此答題．

解答 解：（1）重量法確定CO₂的質量，根據實驗裝置圖可知，裝置B用于產生二氧化碳，用碳酸氫鈉與稀硫酸反應，反應方程式為2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O；
（2）實驗中持續(xù)緩緩通入空氣，除了把生成的CO₂全部排入后續(xù)裝置中，使之完全被吸收，還可以攪拌裝置B中的反應物，使之充分反應，
故答案為：攪拌裝置B中的反應物，使之充分反應；
（3）a．向B內加入酸之前，排盡裝置內的CO₂氣體，可以減少空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，能提高測定精確度；
b．向B內滴加酸時不宜過快，使碳酸氫鈉與酸充分反應且使二氧化碳能被堿石灰充分吸收，能提高測定精確度；
c．實驗用稀硫酸與碳酸氫鈉產生二氧化碳，所以在B、C之間增添盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣裝置，對實驗沒有作用，不能提高測定精確度；
d．在D后增添盛有堿石灰的干燥管，可以防止空氣中的水分和二氧化碳被D吸收而影響實驗的準確性，能提高測定精確度，
故選c：
（4）用鹽酸滴定碳酸氫鈉（甲基橙作指示劑），滴定終點時溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且保�?0s不變，根據表中數據可知，第二次實驗數據偏差較大，為偶然誤差，應去掉，所以消耗鹽酸的體積為$\frac{25.02+24.98}{2}$mL=25.00mL，所以消耗鹽酸的物質的量為0.025cmol，根據關系式HCl～NaHCO₃，可知二氧化碳的物質的量為0.025cmol，所以m₁ g樣品產生CO₂的物質的量為0.025c×5mol=0.125cmol，
故答案為：溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且保�?0s不變；0.125cmol；
（5）①為了減小實驗誤差，量氣管中加入的液體應盡量減少二氧化碳的溶解，所以量氣管中加入的液體X為飽和碳酸氫鈉溶液，
故答案為：飽和碳酸氫鈉；
②若測定體積時水準管的液面高于量氣管中的液面，會使測得的“CO₂體積”數據偏小，
故答案為：水準管的液面高于量氣管中的液面；
（6）根據上面的實驗原理可知，測量氣體的體積受外界條件的影響較大，精確度較小，所以測質量和滴定得到的數據較為準確，所以選用甲、乙的實驗數據為最佳
故答案為：甲、乙．

點評 本題考查了定量實驗方案的設計與評價，題目難度中等，明確實驗原理為解答關鍵，注意掌握性質試驗方案的設計與評價原則，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．