Question

茶是我國(guó)人民喜愛(ài)的飲品，其中含有多種有益于人體健康的成分，據(jù)測(cè)定茶葉中含有450種以上的有機(jī)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，設(shè)計(jì)了探究實(shí)驗(yàn)方案如下：（已知茶葉中的鋁、鐵元素對(duì)鈣離子的測(cè)定有影響）
步驟1：稱取500克干燥的茶葉，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200mL 1mol?L^-1鹽酸加入灰中攪拌、過(guò)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(wú)水碳酸鈉，充分?jǐn)嚢�，待沉淀完全后，過(guò)濾，洗滌，過(guò)濾后得到濾液和沉淀．
步驟3：將步驟2所得的濾液稀釋至500mL，取其中的20.00mL溶液以甲基橙作指示劑，用0.1000mol．L^-1的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗鹽酸的體積為20.00mL，計(jì)算結(jié)果．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）步驟 1中，使茶葉灰化需要三角架、泥三角、酒精噴燈、

坩堝

、

坩堝鉗

等儀器．
（2）步驟2中，判斷沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是

取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，則已洗凈

．
（3）步驟3中，滴定操作時(shí)，眼睛注視

錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化

．被滴定的20mL濾液中 CO₃^2-的物質(zhì)的量為

0.001

mol，原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.4%

．

Answer 1

分析：（1）高溫灼燒物質(zhì)通常在坩堝內(nèi)進(jìn)行，溫度很高需要用坩堝鉗夾持；
（2）步驟2的最終的沉淀會(huì)附著碳酸鈉、氯化鈉等物質(zhì)，取最后的洗滌液，檢驗(yàn)溶液是否含有碳酸根離子（或氯離子），檢驗(yàn)碳酸根離子可以用氯化鈣溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明洗滌干凈（或用硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明洗滌干凈）；
（3）步驟3中，滴定操作時(shí)，眼睛注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化，溶液由黃色變?yōu)榧t色說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
滴定中發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+2H⁺=CO2↑+H₂O，根據(jù)鹽酸計(jì)算被滴定的20mL濾液中 n（CO₃^2-），進(jìn)而計(jì)算500mL溶液中未反應(yīng)的n（CO₃^2-），再計(jì)算出參加反應(yīng)的n（CO₃^2-），步驟2中加入的7.95g無(wú)水碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，據(jù)此計(jì)算500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(jì)算原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）高溫灼燒物質(zhì)通常在坩堝內(nèi)進(jìn)行，溫度很高需要用坩堝鉗夾持，故答案為：坩堝；坩堝鉗；
（2）步驟2的最終的沉淀會(huì)附著碳酸鈉、氯化鈉等物質(zhì)，取最后的洗滌液，檢驗(yàn)溶液是否含有碳酸根離子（或氯離子），檢驗(yàn)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(wú)沉淀產(chǎn)生，則已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加CaCl₂（或AgNO₃）溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，則已洗凈；
（3）步驟3中，滴定操作時(shí)，眼睛注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化，溶液由黃色變?yōu)榧t色說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
滴定稀釋后濾液20.00mL消耗的n（HCl）=0.02L×0.1000mol．L^-1=0.002mol，滴定中發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+2H⁺=CO2↑+H₂O，所以被滴定的20mL濾液中n（CO₃^2-）=0.002mol×

1

2

=0.001mol；
故500mL溶液中n（CO₃^2-）=0.001mol×

500mL

20mL

=0.025mol，參加反應(yīng)的n（CO₃^2-）=

7.95g

106g/mol

-0.025mol=0.05mol，步驟2中加入的7.95g無(wú)水碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，由方程式可知500克干燥的茶葉含有鈣元素的質(zhì)量為0.05mol×40g/mol=2g，原茶葉中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2g

500g

×100%=0.4%．
故答案為：錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化； 0.001；0.4%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、滴定應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)含量測(cè)定等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識(shí)．