Question

20．某同學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室中發(fā)現(xiàn)一瓶露置于空氣已久的Ba（OH）₂•8H₂O試劑．
I．初步推測(cè)
（1）室溫配制溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在未溶物．并推測(cè)未溶物為BaCO₃，理由（用化學(xué)方程式表示）Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O．
II．成分檢驗(yàn)
假設(shè)試劑由大量Ba（OH）₂•8H₂O和少量BaCO₃組成，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行成分檢驗(yàn)（不考慮結(jié)晶水的檢驗(yàn)；室溫時(shí)BaCO₃飽和溶液pH=9.6）．
[限選試劑及儀器]
稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水；pH計(jì)、燒杯、試管、帶塞導(dǎo)氣管、滴管

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢�，靜置，過(guò)濾，得濾液和沉淀	/
步驟2：取適量步驟1濾液于試管中，滴加稀硫酸	生成白色沉淀，說(shuō)明該試劑中含有Ba2+
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，…	…，說(shuō)明該試劑中含有BaCO3
步驟4：…	…

（2）請(qǐng)將步驟3填寫完整滴加稀鹽酸，用帶塞導(dǎo)氣管塞緊試管，把導(dǎo)氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中，預(yù)期現(xiàn)象是試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁．
（3）步驟2僅驗(yàn)證試劑中含有Ba²⁺離子，由此設(shè)計(jì)步驟4：取適量濾液于燒杯中用pH計(jì)測(cè)其pH值；若pH＞9.6，說(shuō)明有大量的OH^-，說(shuō)明試劑中有Ba（OH）₂．
III．測(cè)定試劑中Ba（OH）₂•8H₂O的含量
（4）某同學(xué)擬用重量法測(cè)定：準(zhǔn)確稱取試劑于燒杯中，溶解，過(guò)濾．將BaCO₃沉淀洗滌、干燥后稱量，由此計(jì)算含量．該方法不可行的原因是：氫氧化鋇在溶解，過(guò)濾的過(guò)程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對(duì)最終測(cè)定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響．
（5）進(jìn)一步完善測(cè)定方案如下：

（1）試劑A為碳酸鈉．過(guò)濾前，檢驗(yàn)沉淀是否完全的操作是取上層清液，再滴入一滴試劑A，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明沉淀完全．
（2）該試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$（只列式）．$\frac{315（m1-m2）}{118m1}$
（6）如果m₁ g試劑反應(yīng)后得到的沉淀的準(zhǔn)確值為m₃ g，則測(cè)定的相對(duì)誤差為$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$；當(dāng)相對(duì)誤差為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明Ba（OH）₂•8H₂O的含量測(cè)定結(jié)果偏大（填：偏大或偏�。�．

Answer 1

分析 （1）Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉(zhuǎn)化為BaCO₃；
（2）步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導(dǎo)氣管塞緊試管，把導(dǎo)氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中；
預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結(jié)合步驟2說(shuō)明沉淀是BaCO₃；
（3）步驟4：步驟2僅驗(yàn)證試劑中含有Ba²⁺離子，要說(shuō)明試劑中有Ba（OH）₂，則還要證明試劑中含有OH^-離子，根據(jù)室溫時(shí)BaCO₃飽和溶液pH=9.6，所以步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計(jì)測(cè)其pH值；預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：pH＞9.6，說(shuō)明有大量的OH^-；
（4）根據(jù)氫氧化鋇在溶解，過(guò)濾的過(guò)程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對(duì)最終測(cè)定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響；
（5）根據(jù)測(cè)定方案可知，將已準(zhǔn)確稱量的試劑中Ba（OH）₂•8H₂O全部轉(zhuǎn)化成BaCO₃，再過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量，利用前后的質(zhì)量差即Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，從而計(jì)算出Ba（OH）₂•8H₂O的量，進(jìn)一步計(jì)算試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，據(jù)此計(jì)算；
（6）根據(jù)相對(duì)誤差=$\frac{實(shí)驗(yàn)值-準(zhǔn)確值}{準(zhǔn)確值}$計(jì)算結(jié)合試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$判斷；

解答 解：（1）燒杯中未溶物僅為BaCO₃，則由于Ba（OH）₂•8H₂O與CO₂作用轉(zhuǎn)化為BaCO₃，方程式為：Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O；
故答案為：Ba（OH）₂•8H₂O+CO₂=BaCO₃+9H₂O；
（2）取適量步驟1中的沉淀于是試管中，滴加稀鹽酸，用帶塞導(dǎo)氣管塞緊試管，把導(dǎo)氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中；預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁，結(jié)合步驟2說(shuō)明沉淀是BaCO₃；
故答案為：滴加稀鹽酸，用帶塞導(dǎo)氣管塞緊試管，把導(dǎo)氣管插入裝有澄清石灰水的燒杯中；試管中有氣泡生成，燒杯中的澄清石灰水變渾濁；
（3）步驟4：取適量濾液于燒杯中，用pH計(jì)測(cè)其pH值；預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：pH＞9.6，說(shuō)明有大量的OH^-，則說(shuō)明試劑中有Ba（OH）₂，
故答案為：取適量濾液于燒杯中，用pH計(jì)測(cè)其pH值；pH＞9.6，說(shuō)明有大量的OH^-；
（4）因?yàn)闅溲趸�鋇在溶解，過(guò)濾的過(guò)程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對(duì)最終測(cè)定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響，所以該方法不可行，故答案為：氫氧化鋇在溶解，過(guò)濾的過(guò)程中吸收空氣中的二氧化碳，又產(chǎn)生碳酸鋇，對(duì)最終測(cè)定Ba（OH）₂•8H₂O的含量產(chǎn)生影響；
（5）根據(jù)測(cè)定方案可知，將已準(zhǔn)確稱量的試劑中Ba（OH）₂•8H₂O全部轉(zhuǎn)化成BaCO₃，再過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量，利用前后的質(zhì)量差即Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，從而計(jì)算出Ba（OH）₂•8H₂O的量，進(jìn)一步計(jì)算試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）根據(jù)以上分析試劑A為碳酸鈉，過(guò)濾前，檢驗(yàn)沉淀是否完全的操作是取上層清液，再滴入一滴試劑A，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明沉淀完全；故答案為：碳酸鈉；取上層清液，再滴入一滴試劑A，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明沉淀完全；
（2）由Ba（OH）₂•8H₂O→BaCO₃，△m減少
                1mol                                 178-60=118g
            $\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{118}$                                     m₁-m₂
所以該試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$，故答案為：$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$；
（6）相對(duì)誤差=$\frac{實(shí)驗(yàn)值-準(zhǔn)確值}{準(zhǔn)確值}$=$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$，當(dāng)相對(duì)誤差為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)值m₂ 偏小，則根據(jù)該試劑中Ba（OH）₂•8H₂O（式量：315）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{315（m{\;}_{1}-m{\;}_{2}）}{118m{\;}_{1}}$，所以Ba（OH）₂•8H₂O的含量測(cè)定結(jié)果偏大，故答案為：$\frac{m{\;}_{2}-m{\;}_{3}}{m{\;}_{3}}$；偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)成分與含量測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的理解與設(shè)計(jì)、化學(xué)計(jì)算等，題目綜合性較大，難度中等，側(cè)重對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與化學(xué)計(jì)算，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．