题目
(2022·湖南卷)某实验小组以BaS溶液为原料-|||-制备BaCl2·2H2 O,并用重量法测定产品中-|||-BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案:-|||-可选用试剂:NaCl晶体、BaS溶液、浓H2 SO4、-|||-稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水-|||-步骤1.BaCl2·2H2 O的制备-|||-按如图所示装置进行实验,得到BaCl2溶液,经-|||-一系列步骤获得BaCl2·2 H2O产品。-|||-a 搅拌器-|||-b-|||-BaS-|||-溶液-|||-I Ⅱ Ⅲ-|||-步骤2.产品中BaCl 2·2H2O的含量测定-|||-①称取产品0.5000g,用100mL水溶解,酸化,-|||-加热至近沸;-|||-②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的-|||-(6)产品中BaCl2·2H 2O的质量分数为 __-|||-(保留三位有效数字)。.100molcdot (L)^-1(H)_(2)S(O)_(4) 溶液;-|||-③沉淀完全后,60℃水浴40分钟,经过滤、洗涤、-|||-烘干等步骤,称量白色固体,质量为0.4660g。-|||-回答下列问题:-|||-(1)I是制取 __ 气体的装置,在试剂a过-|||-量并微热时,发生主要反应的化学方程式为-|||-__ 。-|||-(2)Ⅱ中b仪器的作用是 __ Ⅲ中的试-|||-剂应选用 __-|||-(3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的-|||-H2SO4溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已-|||-完全的方法是 __-|||-__ 。-|||-(4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液,原-|||-因是 __ 。-|||-(5)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是-|||-__ (填名称)。(2022·湖南卷)某实验小组以BaS溶液为原料-|||-制备BaCl2·2H2 O,并用重量法测定产品中-|||-BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案:-|||-可选用试剂:NaCl晶体、BaS溶液、浓H2 SO4、-|||-稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水-|||-步骤1.BaCl2·2H2 O的制备-|||-按如图所示装置进行实验,得到BaCl2溶液,经-|||-一系列步骤获得BaCl2·2 H2O产品。-|||-a 搅拌器-|||-b-|||-BaS-|||-溶液-|||-I Ⅱ Ⅲ-|||-步骤2.产品中BaCl 2·2H2O的含量测定-|||-①称取产品0.5000g,用100mL水溶解,酸化,-|||-加热至近沸;-|||-②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的-|||-(6)产品中BaCl2·2H 2O的质量分数为 __-|||-(保留三位有效数字)。.100molcdot (L)^-1(H)_(2)S(O)_(4) 溶液;-|||-③沉淀完全后,60℃水浴40分钟,经过滤、洗涤、-|||-烘干等步骤,称量白色固体,质量为0.4660g。-|||-回答下列问题:-|||-(1)I是制取 __ 气体的装置,在试剂a过-|||-量并微热时,发生主要反应的化学方程式为-|||-__ 。-|||-(2)Ⅱ中b仪器的作用是 __ Ⅲ中的试-|||-剂应选用 __-|||-(3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的-|||-H2SO4溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已-|||-完全的方法是 __-|||-__ 。-|||-(4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液,原-|||-因是 __ 。-|||-(5)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是-|||-__ (填名称)。
题目解答
答案
解析
步骤 1：制备HCl气体
I装置中，浓硫酸与NaCl晶体在微热条件下反应生成HCl气体，反应方程式为：${H}_{2}S{O}_{4}(浓)+NaCl\xlongequal {催化剂}NaHS{O}_{4}+HCl\uparrow$。
步骤 2：防止倒吸
Ⅱ中b的作用是防止倒吸，因为HCl气体溶于水时会形成酸性溶液，若不加b，可能会导致倒吸。
步骤 3：选择试剂
Ⅲ中的试剂应选用CuSO4溶液，因为CuSO4溶液可以与BaCl2反应生成BaSO4沉淀，从而除去BaCl2。
步骤 4：判断沉淀完全
在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方法是：静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加热的硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。
步骤 5：加入过量H2SO4溶液的原因
沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液，原因是使钡离子沉淀完全。
步骤 6：过滤操作中不需要的仪器
在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是锥形瓶。
步骤 7：计算产品中BaCl2·2H2O的质量分数
根据沉淀完全后得到的白色固体质量0.4660g，可以计算出BaCl2·2H2O的质量分数。首先，计算BaSO4的摩尔质量：$BaSO_{4}$的摩尔质量为$137.33+32.07+4\times16.00=233.40g/mol$。然后，计算BaSO4的摩尔数：$0.4660g\div233.40g/mol=0.00200mol$。接着，计算BaCl2·2H2O的摩尔数：因为BaSO4和BaCl2·2H2O的摩尔比为1:1，所以BaCl2·2H2O的摩尔数也为0.00200mol。然后，计算BaCl2·2H2O的质量：$0.00200mol\times244.26g/mol=0.48852g$。最后，计算BaCl2·2H2O的质量分数：$0.48852g\div0.5000g\times100\%=97.704\%$，保留三位有效数字为97.6%。
I装置中，浓硫酸与NaCl晶体在微热条件下反应生成HCl气体，反应方程式为：${H}_{2}S{O}_{4}(浓)+NaCl\xlongequal {催化剂}NaHS{O}_{4}+HCl\uparrow$。
步骤 2：防止倒吸
Ⅱ中b的作用是防止倒吸，因为HCl气体溶于水时会形成酸性溶液，若不加b，可能会导致倒吸。
步骤 3：选择试剂
Ⅲ中的试剂应选用CuSO4溶液，因为CuSO4溶液可以与BaCl2反应生成BaSO4沉淀，从而除去BaCl2。
步骤 4：判断沉淀完全
在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方法是：静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加热的硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。
步骤 5：加入过量H2SO4溶液的原因
沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液，原因是使钡离子沉淀完全。
步骤 6：过滤操作中不需要的仪器
在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是锥形瓶。
步骤 7：计算产品中BaCl2·2H2O的质量分数
根据沉淀完全后得到的白色固体质量0.4660g，可以计算出BaCl2·2H2O的质量分数。首先，计算BaSO4的摩尔质量：$BaSO_{4}$的摩尔质量为$137.33+32.07+4\times16.00=233.40g/mol$。然后，计算BaSO4的摩尔数：$0.4660g\div233.40g/mol=0.00200mol$。接着，计算BaCl2·2H2O的摩尔数：因为BaSO4和BaCl2·2H2O的摩尔比为1:1，所以BaCl2·2H2O的摩尔数也为0.00200mol。然后，计算BaCl2·2H2O的质量：$0.00200mol\times244.26g/mol=0.48852g$。最后，计算BaCl2·2H2O的质量分数：$0.48852g\div0.5000g\times100\%=97.704\%$，保留三位有效数字为97.6%。