Question

《實驗化學(xué)》茶是我國人民喜愛的飲品，其中含有多種有益于人體健康的成分，據(jù)測定茶葉中含有450種以上的有機成分與15種以上的元素．某化學(xué)研究小組欲探究茶葉中鈣元素的含量（已知茶葉中的鋁、鐵元素對鈣離子的測定有影響），設(shè)計了探究實驗方案如下：
步驟1：稱取250g干燥的茶葉，置于通風(fēng)櫥中，充分灼燒使茶葉灰化，再用研缽磨細(xì)后移入燒杯中，然后將100mL 2mol?L^-1鹽酸加入灰中攪拌、過濾、洗滌．
步驟2：向步驟1所得濾液中逐滴加入稀氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH為6～7左右，使鋁、鐵的氫氧化物完全沉淀，再加熱煮沸30min，加入7.95g無水碳酸鈉，充分?jǐn)嚢�，待沉淀完全后，過濾，洗滌，得到濾液和沉淀．
步驟3：將步驟2所得的濾液稀釋至500mL，取其中的25.00mL溶液以酚酞作指示劑，用0.1000mol?L^-1的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點時消耗鹽酸的體積為25.00mL，計算結(jié)果．
請回答下列問題：
（1）步驟 1中，使茶葉灰化需要的儀器有三角架、泥三角、酒精噴燈、

 

．
（2）步驟2中，改用試劑

 

來調(diào)節(jié)pH將更為方便；判斷沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是

 

．
（3）步驟3中，被滴定的25mL濾液中 CO₃^2-的物質(zhì)的量為

 

 mol，
（4）原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．若碳酸鈉試劑不純，且所含雜質(zhì)不與Ca²⁺反應(yīng)，則測得的鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將

 

．
A．偏小      B．偏大      C．無影響      D．偏小或偏大或無影響．

Answer 1

分析：（1）高溫灼燒物質(zhì)通常在坩堝內(nèi)進行，溫度很高需要用坩堝鉗夾持；
（2）氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH，因為氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉溶液，加入的氫氧化鈉溶液不易控制，可以利用弱堿氨水調(diào)節(jié)溶液PH，氫氧化鋁不溶于弱堿；步驟2的最終的沉淀會附著碳酸鈉、氯化鈉等物質(zhì)，取最后的洗滌液，檢驗溶液是否含有碳酸根離子（或氯離子），檢驗碳酸根離子可以用氯化鈣溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，說明洗滌干凈（或用硝酸銀溶液檢驗氯離子，若無白色沉淀產(chǎn)生，說明洗滌干凈）；
（3）步驟3中，滴定操作時，眼睛注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色變化，溶液由紅色變?yōu)闊o色說明滴定到終點；滴定中發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，根據(jù)鹽酸計算被滴定的25mL濾液中 n（CO₃^2-），進而計算500mL溶液中未反應(yīng)的n（CO₃^2-），再計算出參加反應(yīng)的n（CO₃^2-）；
（4）步驟2中加入的7.95g無水碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，據(jù)此計算250克干燥的茶葉含有鈣元素的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義計算原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，若碳酸鈉試劑不純，且所含雜質(zhì)不與Ca²⁺反應(yīng)，不與酸反應(yīng)可能測定結(jié)果偏大，與酸反應(yīng)測定結(jié)果可能偏大如含有NaHCO₃或含有NaOH偏小，含有不反應(yīng)的物質(zhì)和氫氧化鈉可能不影響．

解答：解：（1）高溫灼燒物質(zhì)通常在坩堝內(nèi)進行，溫度很高需要用坩堝鉗夾持，故答案為：坩堝、坩堝鉗；
（2）氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH，因為氫氧化鋁能溶于氫氧化鈉溶液，加入的氫氧化鈉溶液不易控制，可以利用弱堿氨水調(diào)節(jié)溶液PH，氫氧化鋁不溶于弱堿；步驟2的最終的沉淀會附著碳酸鈉、氯化鈉等物質(zhì)，取最后的洗滌液，檢驗溶液是否含有碳酸根離子（或氯離子），檢驗方法為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈，
故答案為：氨水；取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加CaCl₂溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈；
（3）步驟3中，滴定操作時，眼睛注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色變化，溶液由紅色變?yōu)闊o色說明滴定到終點；滴定稀釋后濾液25.00mL消耗的n（HCl）=0.025L×0.1000mol．L^-1=0.0025mol，滴定中發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，所以被滴定的25mL濾液中n（CO₃^2-）=0.0025mol；
故答案為：0.0025；
（4）500mL溶液中n（CO₃^2-）=0.0025mol×

500

25

=0.05mol，參加反應(yīng)的n（CO₃^2-）=

7.95g

106g/mol

-0.05mol=0.025mol，步驟2中加入的7.95g無水碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，由方程式可知250克干燥的茶葉含有鈣元素的質(zhì)量為0.025mol×40g/mol=1g，原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

1g

250g

×100%=0.4%，若碳酸鈉試劑不純，且所含雜質(zhì)不與Ca²⁺反應(yīng)，不與酸反應(yīng)可能測定結(jié)果偏大，與酸反應(yīng)測定結(jié)果可能偏大如含有NaHCO₃或含有NaOH偏小，含有不反應(yīng)的物質(zhì)和氫氧化鈉可能不影響，
故答案為：0.4%；D．

點評：本題考查學(xué)生對實驗原理理解、實驗基本操作、滴定應(yīng)用、化學(xué)計算、物質(zhì)含量測定等，難度中等，理解實驗原理是關(guān)鍵，是對所學(xué)知識的綜合運用，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識．