Question

某同學進行實驗研究時，欲配1.0mol?L^-1Ba(OH)₂溶液，但只找到在空氣中暴露已久的Ba(OH)₂·8H₂O試劑（化學式量：315）。在室溫下配制溶液時發現所取試劑在足量的水中僅部分溶解，燒杯中存在大量未溶物。為探究原因，該同學查得Ba(OH)₂·8H₂O在283K、293K和303K時的溶解度（g/100g H₂O）分別為2.5、3.9和5.6。
（1）燒杯中未溶物可能僅為BaCO₃，理由是___________________________________。
（2）假設試劑由大量Ba(OH)₂·8H₂O和少量BaCO₃組成，設計實驗方案，進行成分檢驗。在答題紙上進一步完成實驗步驟、預期現象和結論。（不考慮結晶水的檢驗；室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6）
限選試劑及儀器：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH計、燒杯、試管、帶塞導氣管、滴管

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，過濾，得濾液和沉淀。
步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸。
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，_____。
步驟4：

 
將試劑初步提純后，準確測定其中Ba(OH)₂·8H₂O的含量。實驗如下：
（3）配制250ml 約0.1mol?L^-1Ba(OH)₂溶液：準確稱取w克試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，__________，將溶液轉入_____________，洗滌，定容，搖勻。
（4）滴定：準確量取25.00ml所配制Ba(OH)₂溶液于錐形瓶中，滴加指示劑，將__________（填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol?L^-1鹽酸裝入50ml酸式滴定管，滴定至終點，記錄數據。重復滴定2次。平均消耗鹽酸Vml。 計算Ba(OH)₂·8H₂O的質量分數＝__________________（只列出算式，不做運算）
（5）室溫下，________(填“能”或“不能”) 配制1.0 mol?L^-1Ba(OH)₂溶液。

Answer 1

(本題共12分) （1）由于Ba(OH)₂·8H₂O與空氣中的CO₂反應，所取試劑許多已變質為BaCO₃，未變質的Ba(OH)₂·8H₂O在配制溶液時能全部溶解。（2分）  
（2）（5分）

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分攪拌，靜置，過濾，得濾液和沉淀。
步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸。	出現白色沉淀，說明該試劑中有Ba2+存在
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，滴加稀鹽酸，連接帶塞導氣管將產生的氣體導入澄清石灰水中。	澄清石灰水變混濁。說明該試劑中含有BaCO3
步驟4：取步驟1中的濾液于燒杯中，用pH計測定其pH。	pH明顯大于9.6，說明該試劑中含有Ba(OH)2。

 
（3）攪拌溶解  250ml容量瓶中 （2分） 
（4）（2分）0.1980；
（5）不能。 （1分）  

解析試題分析：（1）Ba(OH)₂屬于強堿，易吸收空氣中的水蒸氣和CO₂形成難溶的BaCO₃沉淀，因此長時間暴露在空氣中時Ba(OH)₂就有可能轉化為BaCO₃。
（2）Ba(OH)₂易溶于水，所以濾液中含有Ba^2＋，因此滴加稀硫酸使會產生白色沉淀BaSO₄；要想驗證沉淀為BaCO₃，可以利用其能與酸反應產生能使澄清石灰水變渾濁的CO₂氣體；為進一步證明試劑是是否還有Ba(OH)₂·8H₂O，可以取步驟1中的濾液，用pH計測其pH值，若pH＞9.6，即證明濾液不是純BaCO₃溶液，即證明是由大量Ba(OH)₂·8H₂O和少量BaCO₃組成，假設成立。
（3）由于試樣中含有難溶性的BaCO₃，因此加水溶解后要過濾，且冷卻后再轉移到250ml容量瓶中。
（4）Ba(OH)₂溶液的濃度約為0.1mol?L^-1，體積是25ml，由于酸式滴定管的容量是50ml，因此鹽酸的濃度至少應該是0.1 mol?L^-1的.若鹽酸的濃度過大，反應過快，不利于控制滴定終點，所以選擇0.1980 mol?L^-1的鹽酸最恰當。消耗鹽酸的物質的量是0.1980×V×10^－3mol，所以25.00ml溶液中含有Ba(OH)₂的物質的量是mol，所以w克試樣中Ba(OH)₂的質量是，故Ba(OH)₂·8H₂O的質量分數=。
（5）若配制1L1.0 mol?L^-1Ba(OH)₂溶液，則溶液中溶解的Ba(OH)₂·8H₂O的質量是315g，所以此時的溶解度約是×100＝31.5 g/100g H₂O，而在常溫下Ba(OH)₂·8H₂O是3.9 g/100g H₂O，顯然不可能配制出1.0 mol?L^-1Ba(OH)₂溶液。
考點：考查常見的實驗步驟的設計、儀器和試劑的選擇、一定物質的量濃度的配制以及有關計算等