Question

（2011?煙臺模擬）食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
（1）粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如下：

提供的試劑：飽和Na₂CO₃溶液   飽和K₂CO₃溶液  NaOH溶液   BaCl₂溶液   Ba（NO₃）₂溶液
①欲除去溶液Ⅰ中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，選出A所代表的試劑，按滴加順序依次為

BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃

（只填化學式）．
②加鹽酸的目的是（用離子方程式表示）

H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑

．
（2）某化學小組擬采用如下裝置（夾持和加熱儀器已略去）電解飽和食鹽水，并用電解產生的H₂還原CuO粉末來測定Cu的相對原子質量，同時驗證氯氣的氧化性．

①寫出甲中反應的化學方程式

2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

．
②為完成上述實驗，正確的連接順序為A連

E

，B連

C

（填接口字母）．
③乙裝置中X試劑可以是

淀粉KI溶液

，丙裝置中Y試劑的作用是

吸收氫氣中的水

．
④測定Cu的相對原子質量．
將ω g CuO置于硬質玻璃管中，按以下兩個方案測得的數據計算Cu的相對原子質量．

請回答：
你認為方案

二

較佳，另一個方案得到的Cu的相對原子質量會

偏低

填“偏低”、“偏高”）．按較佳方案計算，得到Cu的相對原子質量是

16(d+w-c)

c-d

．

．

Answer 1

分析：（1）根據鎂離子和鐵離子會與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進行分析；
（2）①電解飽和食鹽水，Cl^-在陽極失電子產生氯氣，H⁺在陰極得電子產生氫氣，H⁺不斷得到電子，結果溶液里OH^-的數目相對地增多了，因而陰極附近形成了氫氧化鈉的溶液．電解飽和食鹽水的總的化學方程式可以表示如下：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂+Cl₂↑；
②A為陰極，產生的氫氣通入E試劑中干燥，再通入CuO粉末來測定Cu的相對原子質量；B為陽極，產生的氯氣通入X試劑驗證氯氣的氧化性；
③試劑X為了驗證氯氣的氧化性，可選擇具有還原性的物質，且反應現象明顯；丙裝置中Y試劑是為了吸收氫氣中的水，減少誤差；
④選方案一的數據進行計算時，主要考慮U型管也可能吸收空氣中的CO₂或澄清石灰水也可能未吸收完生成的CO₂兩方面原因會導致測定Cu的相對原子質量偏大或偏��；
選用了方案二數據進行計算是利用反應前后CuO中氧元素的減少量和實驗前準確稱取CuO的質量為wg中氧元素的質量相等，求得Cu的相對原子質量．

解答：解：（1）①加入過量的氫氧化鈉可以除去鎂離子和鐵離子，加入適量的鹽酸可以除去反應剩余的氫氧化鈉和碳酸鈉，加入適量的碳酸鈉可以除去鈣離子和反應剩余的氯化鋇，加入氯化鋇可以除去硫酸根離子，欲除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，先加入過量BaCl₂溶液，與SO₄^2-發生反應，生成BaSO₄沉淀；再加過量NaOH溶液，與Mg²⁺和Fe³⁺發生反應，生成Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀，最后加入過量Na₂CO₃溶液，與Ca²⁺發生反應，生成CaCO₃沉淀，與過量BaCl₂的反應生成生成BaCO₃沉淀；所以滴加的順序為：BaCl₂溶液，NaOH溶液，Na₂CO₃溶液；
②加適量鹽酸，與①中過量NaOH溶液和過量Na₂CO₃溶液發生反應，生成氯化鈉、水和二氧化碳氣體，離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（1）①在食鹽水里氯化鈉完全電離，水分子是微弱電離的，因而存在著Na⁺、H⁺、Cl^-、OH^-四種離子．
當接通直流電原后，帶負電的OH^-和Cl^-移向陽極，帶正電的Na⁺和H⁺移向陰極．
在這樣的電解條件下，
在陽極，Cl^-比OH^-容易失去電子被氧化成氯原子，氯原子兩兩結合成氯分子放出．
2Cl^--2e^-=Cl₂↑（氧化反應），
在陰極，H+比Na+容易得到電子，因而H+不斷從陰極獲得電子被還原為氫原子，氫原子兩兩結合成氫分子從陰極放出．
2H⁺+2e^-=H₂↑ （還原反應），
由于H⁺在陰極上不斷得到電子而生成氫氣放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續電離成H⁺和OH^-，H⁺又不斷得到電子，結果溶液里OH^-的數目相對地增多了，因而陰極附近形成了氫氧化鈉的溶液．電解飽和食鹽水的總的化學方程式可以表示如下：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②A為陰極，產生的氫氣中含有水蒸氣，通入Y試劑中進行干燥，再通入CuO粉末來測定Cu的相對原子質量，減少誤差；B為陽極，產生的氯氣通入X試劑中驗證氯氣的氧化性；所以A連E，B連C；
③試劑X為了驗證氯氣的氧化性，可選擇具有還原性的物質，且反應現象明顯，可選擇淀粉碘化鉀溶液，通入氯氣，溶液由無色變為藍色，說明氯氣與碘化鉀反應生成碘，氯氣為氧化劑，表現氧化性；電解飽和食鹽水產生的氫氣中含有水蒸氣，會影響銅的相對原子質量的測定，需進行干燥，丙裝置中Y試劑是為了吸收氫氣中的水；
④如選方案一數據進行計算時，主要考慮兩方面原因會導致測定Cu的相對原子質量偏大或偏小，U形管中的干燥劑也可能吸收空氣中的水和CO₂，導致測定結果偏大，得到Cu的相對原子質量偏低；
根據質量守恒定律和題給氧化銅質量及方案二所測數據，
設Cu的相對原子質量為x，由反應前后氧元素的質量是不變的，
得等式為：w×

16

16+x

=c-d
解得：x=

16(d+w-c)

c-d

所以按較佳方案計算，得到Cu的相對原子質量是

16(d+w-c)

c-d

．
故答案為：（1）①BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃；
②H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（2）①2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②E，C；
③淀粉KI溶液，吸收氫氣中的水；
④二，偏低，

16(d+w-c)

c-d

．

點評：除雜時，注意除雜的最后不能再有其他雜質，過濾要放在所有沉淀步驟的最后；利用實驗測定數據進行計算，要排出諸多影響測定結果的干擾，此題真能鍛煉學生應用所學知識及慎密思維的能力．