《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

3. 为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，某同学设计的实验装置示意图如下，请回答：

(1) 装置E的作用是________________________。
(2) 实验需要以下步骤：
①称量装置D的质量为304.6g；
②称取13.7g样品装入装置B的广口瓶中；
③连接装置，检查装置气密性后加入相应试剂；
④打开弹簧夹，缓缓鼓入一段时间空气；
⑤再次称量装置D的质量为311.2g；
⑥打开弹簧夹，再次缓缓鼓入一段时间空气；
⑦关闭弹簧夹，滴加稀硫酸使其发生反应，直至不再产生气泡为止；
以上步骤的正确顺序为③→②→________→①→________→________→⑤。
(3) 步骤⑥的目的是__________________________。
(4) 根据相关数据，计算样品中碳酸钠的质量分数为__________(结果保留3位有效数字)。

答案：
(1)防止空气中的$CO_{2}$和$H_{2}O$进入装置D中产生误差
(2)④ ⑦ ⑥
(3)将反应产生的$CO_{2}$全部赶入装置D中，减小误差
(4)38.7%

4. 侯德榜发明了“联合制碱法”，以氯化钠为原料制备碳酸钠时产品中往往含有少量碳酸氢钠、氯化钠等，产品中NaHCO₃含量测定过程如下：
①称取产品2.500g，用蒸馏水溶解，定容于250mL容量瓶中；
②移取25.00mL上述溶液于锥形瓶中，加入2滴指示剂M，用0.1000mol·L⁻¹盐酸标准溶液滴定，溶液由红色变至近无色，且半分钟不恢复红色(第一滴定终点)，消耗盐酸V₁mL；
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N，继续用0.1000mol·L⁻¹盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点)，又消耗盐酸V₂mL；
④平行测定三次，V₁平均值为22.45，V₂平均值为23.51。
回答下列问题：
(1) 指示剂M为________________；指示剂N为__________，描述第二滴定终点前后颜色变化：______________________________。
(2) 上述测量步骤③过程中，某时刻，滴入盐酸使溶液显中性，则此时溶液中的溶质为______。
(3) 产品中NaHCO₃的质量分数为__________(结果保留3位有效数字)。
(4) 第一滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则NaHCO₃质量分数的计算结果__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

答案：
(1)酚酞 甲基橙 由黄色变橙色，且半分钟内不变色
(2)$NaCl、NaHCO_{3}、H_{2}CO_{3}$
(3)3.56%
(4)偏大
解析
(1)第一滴定终点为恰好生成$NaHCO_{3}$，溶液呈碱性，应选用酚酞作指示剂；第二滴定终点为HCl与碳酸氢钠恰好完全反应，溶液呈酸性，应选用甲基橙作指示剂。
(2)步骤③中，某时刻滴加盐酸使溶液呈中性，因碳酸氢钠与HCl反应生成的$CO_{2}$溶于水生成$H_{2}CO_{3}$，使溶液显酸性，溶液呈中性说明其中还有$NaHCO_{3}$未反应完。
(3)第一次滴定发生反应：$Na_{2}CO_{3}+HCl = NaHCO_{3}+NaCl$，消耗盐酸$V_{1}mL$，平均值为22.45 mL，第二次滴定发生反应：$NaHCO_{3}+HCl = NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$，消耗盐酸$V_{2}mL$，平均值为23.51 mL，原碳酸钠转化的碳酸氢钠，还要再消耗盐酸的体积为$V_{1}mL$，则原溶液中含有的$NaHCO_{3}$所消耗的盐酸体积为$V_{2}mL - V_{1}mL = 1.06mL$，产品中$NaHCO_{3}$的质量分数为$\frac{c(HCl)\cdot(V_{2}-V_{1})\times10^{-3}L\times M(NaHCO_{3})}{0.25g}\times100\%=\frac{1.06\times10^{-4}mol\times84g\cdot mol^{-1}}{0.25g}\times100\%\approx3.56\%$。
(4)第一次滴定终点时，俯视读数，导致$V_{1}$偏小，则$V_{2}-V_{1}$偏大，导致$NaHCO_{3}$质量分数的计算结果偏大。