Question

【題目】化學(xué)興趣小組設(shè)定以下實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定某已變質(zhì)為碳酸鈉的小蘇打樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

方案一：稱取一定質(zhì)量樣品,置于坩堝中加熱至恒重,冷卻,稱量剩余固體質(zhì)量,計(jì)算。

（1）坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:__________________；

（2）實(shí)驗(yàn)中需加熱至恒重的目的是：___________________；

方案二：稱取一定質(zhì)量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解;向小燒杯中加入足量Ba(OH)2溶液，過濾，洗滌，干燥沉淀，稱量固體質(zhì)量，計(jì)算。

（1）過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為_____________；

（2）實(shí)驗(yàn)中判斷沉淀是否完全的方法是_______________________。

方案三：按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（1）B裝置內(nèi)所盛試劑是_________;D裝置的作用是_______；分液漏斗中_______（填“能”或“不能”）用鹽酸代替稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)前稱取17.9g樣品，實(shí)驗(yàn)后測(cè)得C裝置增重8.8g，則樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____。

（3）根據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，測(cè)定結(jié)果有誤差，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置還存在一個(gè)明顯缺陷是:_____。

Answer 1

【答案】2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑保證NaHCO3分解完全玻璃棒取少量上層清液于試管中，滴加一滴Ba(OH)2溶液，觀察是否有白色沉淀生成濃硫酸防止空氣中的水蒸氣、CO2進(jìn)入C裝置不能70.4%（70%）缺少一套將A、B裝置內(nèi)的CO2氣體驅(qū)趕到C裝置中的裝置（或其他合理答案）

【解析】

[方案一]碳酸氫鈉不穩(wěn)定,受熱易分解,根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化,根據(jù)差量法求碳酸氫鈉的質(zhì)量,進(jìn)而求得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(1)碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；

(2)加熱恒重保證碳酸氫鈉完全分解；

[方案二]碳酸鈉和碳酸氫鈉都和氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀,根據(jù)生成沉淀的質(zhì)量來計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(1)根據(jù)過濾操作考慮所需儀器；

(2)可取上層清液,繼續(xù)加沉淀劑,看是否生成沉淀；

[方案三](3)由測(cè)定含量的實(shí)驗(yàn)可以知道,A中發(fā)生Na2CO3+H2SO4=H2O+CO2↑+Na2SO4、2NaHCO3+ H2SO4=2H2O+2CO2↑+Na2SO4,B中為濃硫酸吸收水,干燥二氧化碳,利用C裝置吸收二氧化碳,D裝置防止空氣中的二氧化碳、水進(jìn)入C裝置干擾含量測(cè)定；

(4)結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系和元素守恒計(jì)算得到物質(zhì)的質(zhì)量,來計(jì)算物質(zhì)含量；

(5)二氧化碳?xì)怏w不能全部進(jìn)入C裝置被吸收,需要添加一個(gè)將二氧化碳?xì)怏w趕入裝置C的裝置。

[方案一](1)碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,反應(yīng)方程式為: 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑；正確答案：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。

(2)實(shí)驗(yàn)原理是根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化來計(jì)算碳酸氫鈉,故應(yīng)保證碳酸氫鈉完全分解,加熱恒重則碳酸氫鈉完全分解；因此，本題正確答案是: 保證NaHCO3分解完全。

[方案二](1)過濾時(shí)需用玻璃棒引流；因此，本題正確答案是:玻璃棒。

(2)可取上層清液,繼續(xù)加沉淀劑,看是否生成沉淀,具體操作為:取上層清液少許于試管中,加入氫氧化鋇溶液,若無沉淀生成,則沉淀完全,因此，本題正確答案是: 取少量上層清液于試管中，滴加一滴Ba(OH)2溶液，觀察是否有白色沉淀生成。

[方案三](1)B中為濃硫酸吸收水,干燥二氧化碳,空氣中的水蒸氣和二氧化碳會(huì)被堿石灰吸收,故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳,以確保C裝置中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發(fā)，這樣制得二氧化碳?xì)怏w中含氯化氫,濃硫酸不能吸收氯化氫,則氯化氫被堿石灰吸收,導(dǎo)致測(cè)到二氧化碳質(zhì)量偏高，等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳多，則會(huì)導(dǎo)致碳酸氫鈉偏多,碳酸鈉偏小；因此，本題正確答案是：濃硫酸；防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進(jìn)入C裝置；不能。

(2)設(shè)Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別為x、y,則

Na2CO3+H2SO4=H2O+CO2↑+Na2SO4

1 1

x x

2NaHCO3+ H2SO4=2H2O+2CO2↑+Na2SO4

2 2

Y y

根據(jù)上述條件解方程：106x+84y=17.90,，44x+44y=8,80，計(jì)算得出x=0.05mol , y=0.15mol,則樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=0.15×84/17.9×100%= 70.4%；因此，本題正確答案是：70.4%（70%）。

(3)實(shí)驗(yàn)裝置還存在一個(gè)明顯缺陷為裝置中的二氧化碳不能被C全部吸收,則需設(shè)計(jì)一個(gè)裝置將A、B中的CO2全部吹入C中吸收；因此，本題正確答案是:缺少一套將A、B裝置內(nèi)的 CO2氣體驅(qū)趕到C裝置中的裝置。