2005年全国高考理综(Ⅰ)28题透析

2015-10-25 21:03:14   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

2005年全国高考理综(Ⅰ)28题透析

西安市华山中学  董 啸 （710043）

题目：原题见2005年全国高考理综(Ⅰ)28题。

解析：本题的实验目的为测定试样中纯碱的质量分数，题目给出的原理是：硫酸与样品中的Na₂CO₃反应产生的CO₂气体，经干燥后用碱石灰吸收，利用其质量差测出CO₂质量，进而计算出Na₂CO₃的质量分数。为了使内外气压维持平衡，装置必须与大气相连，同时既要防止空气中的CO₂和H₂O进入测CO₂装置，又要保证反应产生的CO₂全部进入测CO₂装置，因而在装置中左边通入经过NaOH溶液吸收的空气，右边增加了吸收空气中CO₂ 和 H₂O的装置。（1）托盘天平使用原则是“左物右码”，天平指针向左偏转，说明左盘重，右盘轻。（2）B干燥管的作用是：防止空气中水蒸气和二氧化碳进入U型管；维持装置内外气压平衡。（3）盐酸性有挥发性，挥发出来的氯化氢与浓酸不反应，被碱石灰吸收，碱石灰净增质量增大，结果碳酸钠质量分数增大。（4）向装置内缓缓鼓入空气，是为了增大气压排尽装置里的所有二氧化碳。（5）步骤⑦的目的是检验样品产生CO₂是否完全被U型管里的碱石灰吸收，二次称量质量差不超过0.1g，可认为‘合格’（见高三化学实验测定硫酸铜晶体踢结晶水）。（6）盛有碱石灰的U型管在实验验前后的质量差，就等于反应产生CO₂的质量，可算出Na₂CO₃的质量，最后算出W(Na₂CO₃)=。值得注意的是，题中cg质量可能未将CO₂完全吸收，故不能采用，该数据为题设陷阱，不仔细分析就可能身陷其中，这也是该题的高明之处。（7）这一问是一个开放性问题，要求学生设计出新方案，只要仔细分析NaCl和Na₂CO₃的性质差异，就容易设计出符合题意的新方案，常见方案有如下几种：

⑴沉淀法：

Ⅰ.将m₁g样品溶于水配成溶液，然后加入足量的CaCl₂（或BaCl₂）溶液（或者先用HNO₃酸化，再加入足量AgNO₃溶液），将产生的沉淀经洗涤、烘干，得m₂g沉淀。①若沉淀为CaCO₃则Na₂CO₃质量分数为：W(Na₂CO₃)=；②若沉淀为ＢaCO₃则Na₂CO₃质量分数为：W(Na₂CO₃)=；③若沉淀为AgCl则Na₂CO₃质量分数为：W(Na₂CO₃)=1-。（注：沉淀烘干称重时，应反复多次，直到两次称重质量差不超过0.1g为止，下同）

Ⅱ.将m₁g试样放入形锥瓶中，然后加入足量稀H₂SO₄，将产生的气体用经NaOH溶液洗涤的空气全部排入足量的澄清石灰（或Ba(OH)₂溶液）中,将其生成的洗淀经过洗涤、烘干称重为m₂g，故W(Na₂CO₃)=（沉淀为CaCO₃）或W(Na₂CO₃)=（沉淀为ＢaCO₃）

⑵测CO₂法

Ⅰ.测CO₂体积法：

将m₁g样品溶于水配成溶液，然后加入足量稀硫酸充分反应，将产生的气体利用排饱和NaHCO₃法充分吸收，测出其体积为VL，并根据当时温度和压强查出V_m，故W(Na₂CO₃)=。

Ⅱ.测CO₂质量法：

取m₁g样品，加入m₂g稀硫酸（过量），两者充分反应后称得剩余溶液m₃g。根据反应 Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑ 可知：反应前后溶液质量差(m₁+m₂-m₃)g,即为反应产生的CO₂ 的质量,故W(Na₂CO₃)=。

⑶中和滴定法：

将mg试样溶于水配成100mL待测液。取20.0mL待测液，放入锥形瓶中，再加入2～3滴甲基橙指示剂，然后用C mol/L的稀硫酸标准溶液滴定，至恰好完全反应为止，测出反应消耗的H₂SO₄溶液体积。重复滴定至少三次，并将所得硫酸体积数值取平均值后为VmL，故W(Na₂CO₃)= ×100%。

⑷差量法：

Ⅰ.取m₁g样品，加入足量盐酸至不再产生气泡为止，蒸干反应后的溶液得NaCl固体m₂g。根据Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑可知：前后固体质量差(m₂-m₁)g是样品中的Na₂CO₃转变为NaCl造成的，故W(Na₂CO₃)=。

Ⅱ.取m₁g样品加蒸馏水溶解得m₂g溶液，通入足量CO₂气体，称得反应后溶液为m₃g。根据Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃可知：溶液质量差(m₃-m₂)g即为与Na₂CO₃反应的CO₂的质量，故W(Na₂CO₃)=。

评注：本题是一个典型的定量分析实验题，考查了天平的使用、实验综合分析、实验数据处理方法、质量发生变化的固体质量的测定方法、误差分析、实验设计求异思维和创新能力及语言表达等。本题取材广泛，组合新颖灵活，切合学生实际，使学生感到既熟悉又陌生，有利于学生发挥。本题改变了以往实验题大多出自演示或学生实验的命题方式，要求学生根据题给的装置图和实验步骤等信息，回答实验原理、操作目的、装置作用、数据处理等问题，特别是试题的最后一问以开放形式，要求学生从多个角度、多种形式、多种方法去解决，注重了学生学习的主动性和活泼性，挖掘学生的潜能，同时培养了学生的探索能力、实验能力及创新能力，对中学化学教学起到良好的导向作用，是这套题中的最大亮点，受到师生的一致好评。

但是，学生在解答第（7）题时通常存在实验设计不合理（或不科学）、操作步骤不完整、语言表达不规范等问题，从而导致失分。

本题虽然是得到了绝大多数人肯定的一道好题，但仍存在一些美中不足之处，具体表现在以下几个方面：① 对样品中“含有NaCl杂质”定位不准，因为若还含有某些其它杂质，例如NaHCO₃、Na₂SO₄等，题意将会发生变化，所以应明确指出，只含有NaCl；② 若按题目中的实验步骤进行实验，则稀硫酸与Na₂CO₃反应之前存在于锥形瓶和两个洗气瓶中空气的CO₂也会被U型管中的碱石灰吸收，最终造成结果偏高，为了减少误差，应在反应开始前先从A中通入空气，将其排出；③ 按题目中的装置来称量U型管的质量不够科学，应将U型管和干燥管用橡皮管连接，并在称其质量时，将U型管和剩余部分装置用夹子夹住，以免跟空气接触，带来误差。

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