Question

【題目】（15分）制作糕點常用Na2CO3或NaHCO3作膨松劑，我校化學(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)進(jìn)行了一系列探究。

【查閱資料】

（1）溶解度比較：

（2）已知碳酸氫鈉在270℃左右就能分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，而碳酸鈉受熱不分解。

（3）常溫下，濃度相同的Na2 CO3溶液比NaHCO3溶液的堿性強。

【探究一】NaHCO3和Na2CO溶解度差異的探究。

小方同學(xué)分別取xg兩種固體粉末加入20℃10 g水中充分溶解，通過觀察現(xiàn)象區(qū)分出碳酸鈉和碳酸氫鈉，x可能是_______。

A．2 B．0．96 C．0．5 D．3

【探究二】Na2CO3和NaHCO3鑒別探究

【猜想與假設(shè)】

（1）甲同學(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液．

（3）乙同學(xué)認(rèn)為固體Na2CO3、NaHCO3可用加熱的方法鑒別．

【實驗探究】（1）甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的試管中，各加入澄清石灰水，觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同，均產(chǎn)生了白色沉淀，實驗結(jié)果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液．

（3）乙同學(xué)分別取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固體于大試管中加熱（如圖所示）：

①加熱Na2CO3時，開始即見小試管中有少量氣泡產(chǎn)生，繼續(xù)加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，

②加熱NaHCO3時，丙同學(xué)觀察到實驗現(xiàn)象與①不同，證實了自己的猜想是合理的．

【問題討論】

小組同學(xué)對上述實驗展開了討論，對甲同學(xué)的兩個實驗進(jìn)行了比較，并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖1、圖2）．請寫出Na2CO3與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________；寫出NaHCO3與澄清石灰水混合時參與反應(yīng)的離子：________．

【探究三】測定某Na2CO3和NaHCO3混合物中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后，冷卻，稱量剩余固體質(zhì)量，計算。

（1）坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ；

（2）實驗中，需加熱至恒重的目的是 。

[方案二]利用下圖裝置進(jìn)行實驗，裝置B中放有樣品（整套裝置氣密性良好，各裝置中氣體吸收劑足量）。

【實驗步驟】

（1）檢查裝置的氣密性；（2）稱取樣品10 g，加到裝置B中；（3）稱量裝置B、C、D的質(zhì)量（含藥品）；（4）連接裝置；（5）加熱；（6）停止加熱繼續(xù)通入空氣；（7）再次稱量裝置B、C、D的質(zhì)量（含藥品）。

【數(shù)據(jù)記錄】

【問題回答】

①上圖裝置C的作用是_______，裝置C中一個明顯的錯誤是______________。

②實驗過程中必須向裝置內(nèi)通入空氣，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。若沒有裝置A，造成測定結(jié)果_______（填“偏大”“不變”或“偏小”）

【討論分析】

小紅同學(xué)認(rèn)為，表格中三組數(shù)據(jù)都可以計算該樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但小張認(rèn)為不能用C裝置的質(zhì)量變化來計算，其理由是_______；改進(jìn)方法：_______。小王又認(rèn)為用裝置D的質(zhì)量差會偏大而影響計算，應(yīng)增加一個操作：_______，目的是______________。

【數(shù)據(jù)處理】經(jīng)過反復(fù)討論，大家一致贊成應(yīng)該利用表格中的裝置B的質(zhì)量變化進(jìn)行計算NaHCO3和Na2CO3混合物中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。

【拓展應(yīng)用】固體Na2CO3中混有少量NaHCO3，可通過________方法除去．

Answer 1

【答案】【探究一】A

【探究二】【問題討論】（1）Na2CO3+Ca(OH)2＝CaCO3↓+2NaOH OH-、HCO3-、Ca2+

【探究三】[方案一]（1）2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑ （2）保證NaHCO3 全部分解

[方案二]①吸收水蒸氣 右側(cè)導(dǎo)管伸入液面以下 ②2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 偏大

【討論分析】裝置A中逸出的水蒸氣會進(jìn)入裝置C中

在裝置A、B之間增加一個濃硫酸的干燥裝置

連接D裝置前，緩緩鼓入空氣 排盡裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w

【數(shù)據(jù)處理】84% 【拓展應(yīng)用】加熱

【解析】

試題分析：【探究一】根據(jù)表格中的溶解度數(shù)據(jù)，在20℃時，NaHCO3的溶解度為9．6g，Na2CO3的溶解度為21．5g，故10g水中最多能溶解NaHCO3和Na2CO3的質(zhì)量分別為0．96g和2．15g，故可以加入0．96g<x<2．15g，故可以加入2g物質(zhì)，觀察溶解的情況，若全部溶解為Na2CO3，若部分溶解為NaHCO3，故選A

【探究二】【問題討論】（1）Na2CO3溶液與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2CO3+Ca(OH)2＝CaCO3↓+2NaOH；通過觀察圖2，NaHCO3與澄清石灰水混合時參與反應(yīng)的離子：OH-、HCO3-、Ca2+

【探究三】[方案一]（1）根據(jù)信息，碳酸氫鈉在270℃左右就能分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，而碳酸鈉受熱不分解，故坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑

（2）實驗中，需加熱至恒重的目的是：保證NaHCO3 全部分解

[方案二]①裝置C中的藥品是濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，故裝置C的作用是：吸收水蒸氣；裝置C中一個明顯的錯誤是：右側(cè)導(dǎo)管伸入液面以下，應(yīng)采用短管，否則氣體排不出來

②實驗過程中必須向裝置內(nèi)通入空氣，裝置A中氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳，故發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；若沒有裝置A，則空氣中的二氧化碳就會進(jìn)如到裝置D中，從而使二氧化碳的質(zhì)量偏大，造成測定結(jié)果偏大

【討論分析】小紅同學(xué)認(rèn)為，表格中三組數(shù)據(jù)都可以計算該樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但小張認(rèn)為不能用C裝置的質(zhì)量變化來計算，其理由是：裝置A中逸出的水蒸氣會進(jìn)入裝置C中；改進(jìn)方法：在裝置A、B之間增加一個濃硫酸的干燥裝置；小王又認(rèn)為用裝置D的質(zhì)量差會偏大而影響計算，應(yīng)增加一個操作：連接D裝置前，緩緩鼓入空氣；目的是：排盡裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w

【數(shù)據(jù)處理】利用表格中的裝置B的質(zhì)量變化進(jìn)行計算NaHCO3和Na2CO3混合物中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即裝置B中反應(yīng)前后減少的質(zhì)量為碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的水和二氧化碳的質(zhì)量，故可根據(jù)化學(xué)方程式：2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑中NaHCO3與水和二氧化碳的質(zhì)量關(guān)系為168:62，而裝置B反應(yīng)前后的質(zhì)量差=180g-176．9g=3．1g，故可計算出NaHCO3的質(zhì)量=168×3．1g÷62=8．4g，故混合物中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=8．4g/10g×100%=84%

【拓展應(yīng)用】固體Na2CO3中混有少量NaHCO3，可通過加熱方法除去