Question

化學(xué)研究性學(xué)習小組對放置己久的小蘇打進行探究．請完成下列探究報告．
（1）探究小蘇打是否已經(jīng)變質(zhì)的實驗方法是取樣溶解，再

 

A．加Ca（OH）₂溶液 B．加CaCl₂溶液   C．逐滴滴加稀鹽酸
（2）設(shè)計如下實驗方案，測定樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)．方案一：稱取一定質(zhì)量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱取剩余固體質(zhì)量，計算．實驗中加熱至恒重時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．與該反應(yīng)對應(yīng)的能量變化關(guān)系圖是下圖中的

 

方案二：按下圖裝置進行實驗．并回答以下問題．

實驗步驟：
①如上圖所示連接好裝置，先

 

；
②準確稱取樣品的質(zhì)量19.0g，并在各儀器中加入相應(yīng)試劑如分液漏斗中應(yīng)該裝

 

（“鹽酸”或“硫酸”）．
③打開彈簧夾甲，緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?br />④打開B的分液漏斗滴加酸反應(yīng)；
⑤待B中不再產(chǎn)生氣體后停止滴加酸，同時再次持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝�；E裝置的作用是

 

；步驟⑤中還要再通空氣的原因是

 

；實驗中除稱量樣品質(zhì)量外，還需稱

 

裝置（填字母）前后質(zhì)量的變化，若該裝置增重8.8g，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
方案三：稱取一定量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解，向小燒杯中加入足量氯化鋇溶液．過濾洗滌，干燥沉淀，稱量固體質(zhì)量，計算：
①過濾操作中，除了燒杯，漏斗外，還用到的玻璃儀器有

 

．
②實驗中判斷沉淀是否完全的方法是

 

．
③已知稱得樣品19g，干燥得沉淀質(zhì)量為19.7g，則樣品中原小蘇打的質(zhì)量應(yīng)為

 

g．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）小蘇打變質(zhì)后生成的雜質(zhì)是碳酸鈉，因此檢驗是否變質(zhì)即檢驗是否存在碳酸根離子，據(jù)此進行分析解答；
A．澄清石灰水跟二者都能反應(yīng)，現(xiàn)象都是白色沉淀生成，無法區(qū)別是否含有碳酸鈉；
B．碳酸氫鈉與氯化鈣不反應(yīng)，碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉； 
C．碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳和水，無法區(qū)別是否含有碳酸鈉；
（2）方案一：該方案原理為在加熱的條件下Na₂CO₃能夠穩(wěn)定存在，而NaHCO₃較易發(fā)生如下的分解反應(yīng)2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，從而可根據(jù)其反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂和水蒸汽H₂O的量或殘留的固體的量推算出小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)．該方案根據(jù)加熱后殘渣的質(zhì)量來求解，方案關(guān)鍵是要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解，碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分解，分解反應(yīng)通常為吸熱反應(yīng)；
方案二：打開彈簧夾甲，緩緩?fù)ㄈ肟諝膺M入裝置A中，二氧化碳被氫氧化鈉吸收，剩余氣體通過各裝置排凈裝置中的二氧化碳，避免干擾實驗，打開B的分液漏斗滴加酸反應(yīng)，裝置B中發(fā)生Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，C中為濃硫酸吸收水，干燥二氧化碳，利用D裝置吸收二氧化碳，E裝置防止空氣中的二氧化碳、水進入D裝置干擾含量測定．方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量．
①通過反應(yīng)生成氣體檢驗小蘇打是否變質(zhì)，防止裝置漏氣，首先須檢查裝置的氣密性；
②鹽酸易揮發(fā)，硫酸難揮發(fā)，據(jù)此分析判斷；
⑤E裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入D被吸收；步驟⑤中還要再通空氣，將裝置B、C中的二氧化碳全部排入D中；根據(jù)Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑列式求解；
方案三：該方案原理為在樣品中加入BaCl₂溶液，其中Na₂CO₃可與BaCl₂發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應(yīng)．從而根擗產(chǎn)生的沉淀量，得出純堿的質(zhì)量分數(shù)．方案關(guān)鍵是測定BaCO₃沉淀的質(zhì)量，自然要保證沉淀完全，要正確過濾好．
①根據(jù)過濾具體操作判斷所需儀器；
②試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現(xiàn)，說明沉淀完全；
③在一定量樣品中加入足量氯化鋇溶液，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應(yīng)，碳酸鈉和氯化鋇此時發(fā)生如下反應(yīng)：Na₂CO₃+BaCl₂═BaCO₃↓+2NaCl，產(chǎn)生BaCO₃沉淀，根據(jù)樣品的總量和生成BaCO₃沉淀的量結(jié)合2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，就可得出原小蘇打的質(zhì)量；

解答： 解：（1）小蘇打的成分為碳酸氫鈉，小蘇打變質(zhì)分解為碳酸鈉，因此檢驗是否變質(zhì)即檢驗是否存在碳酸根離子，
A．澄清石灰水跟二者都能反應(yīng)，Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH，Ca（OH）₂+NaHCO₃═CaCO₃↓+NaOH+H₂O均生成白色沉淀，無法區(qū)別是否含有碳酸鈉，故A錯誤；
B． 碳酸氫鈉與氯化鈣不反應(yīng)，碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl生成碳酸鈣沉淀，可鑒別小蘇打是否已經(jīng)變質(zhì)，故B正確；
C．碳酸氫鈉中無論是否含有碳酸鈉，逐滴滴加稀鹽酸，都有二氧化碳氣體生成，無法鑒別，故C錯誤；
故選B．
（2）方案一：稱取一定質(zhì)量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，分解反應(yīng)通常為吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)為分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)中生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，需從外界吸收能量貯存，故A符合，
故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；A；
方案二：打開彈簧夾甲，緩緩?fù)ㄈ肟諝膺M入裝置A中，二氧化碳被氫氧化鈉吸收，剩余氣體通過各裝置排凈裝置中的二氧化碳，避免干擾實驗，打開B的分液漏斗滴加酸反應(yīng)，裝置B中發(fā)生Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，C中為濃硫酸吸收水，干燥二氧化碳，利用D裝置吸收二氧化碳，E裝置防止空氣中的二氧化碳、水進入D裝置干擾含量測定．
①通過反應(yīng)生成氣體的量檢驗小蘇打是否變質(zhì)，為了保證實驗的成功，首先須檢查裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
②該實驗通過D裝置吸收二氧化碳的量測定小蘇打是否變質(zhì)，鹽酸易揮發(fā)，如用鹽酸，生成的二氧化碳中混有氯化氫，影響測定結(jié)果，所以分液漏斗中應(yīng)該裝硫酸，
故答案為：硫酸；
⑤E裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入D被吸收；步驟⑤中還要再通空氣，將裝置B、C中的二氧化碳全部排入D中；
設(shè)19.0g樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量分別為x、y，則
Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
x                x               y                        y

106x+84y=19 44x+44y=8.80

  解得x=0.1mol，則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)

0.1mol×106g/mol

19g

×100%≈55.8%，
故答案為：55.8%；
方案三：①過濾操作中，除了燒杯、漏斗外還用到玻璃棒引流，
故答案為：玻璃棒；
②試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取上層清液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現(xiàn)，說明沉淀完全，
故答案為：取上層清液中滴加氯化鋇溶液，如無沉淀生成則沉淀完全；
③在一定量樣品中加入足量氯化鋇溶液，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應(yīng)，碳酸鈉和氯化鋇此時發(fā)生如下反應(yīng)：Na₂CO₃+BaCl₂═BaCO₃↓+2NaCl，產(chǎn)生BaCO₃沉淀，干燥得沉淀質(zhì)量為19.7g，n（BaCO₃）=

m

M

=

19.7g

197g/mol

=0.1mol，n（BaCO₃）=n（Na₂CO₃），碳酸鈉的質(zhì)量為m（Na₂CO₃）=nM=0.1mol×106g/mol=10.6g，則樣品中m（NaHCO₃）=19g-10.6g=8.4g，則原樣品中轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c的原小蘇打n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）=0.2mol，質(zhì)量應(yīng)為m（NaHCO₃）=nM=0.2mol×84g/mol=16.8g，則樣品中原小蘇打的質(zhì)量應(yīng)為16.8g+8.4g=25.2g，
故答案為：25.2g；

點評：本題以實驗探究“測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)”為載體，考查學(xué)生對于實驗原理與裝置理解評價、實驗基本操作、化學(xué)計算等，為高頻考點，題目涉及到的小蘇打和純堿的化學(xué)知識是多方面的，構(gòu)成了一道多角度的探究題，把握實驗裝置的作用及實驗?zāi)康臑榻獯鸬年P(guān)鍵，注意方案三：③求樣品中原小蘇打的質(zhì)量為原樣品中轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c的原小蘇打和現(xiàn)小蘇打和，題目難度中等．