Question

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]選用重量法進行測定：可用如圖1中的裝置進行實驗．
（1）A裝置中NaOH溶液的作用是

 

若直接向試樣溶液中鼓入空氣會導(dǎo)致實驗測定結(jié)果

 

（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（2）該方案需直接測定的物理量是

 

．
[方案Ⅱ]選用氣體體積法進行測定：可用如圖2中的裝置進行實驗，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)量分數(shù)偏低，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是

 

．
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．氣體進入量氣管前未用濃硫酸干燥
[方案Ⅲ]選用滴定法進行測定：
（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)量分數(shù)的計算表達式為：

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,鈉的重要化合物

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

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)量分數(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)量分數(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；
（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=×

84g×cmol/L×VmL×10-3L/mol

1mol

=84cV×10^-3g，
碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為：

84cV×10-3g× 100mL 20mL

m1g

×100%．
故答案為：

84cV×10-3g× 100mL 20mL

m1g

×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目疾椋�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．