Question

18．某NaHCO₃樣品中含有NaCl雜質(zhì)，為測定試樣中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)，某同學設(shè)計了二種方案：
Ⅰ、方案一：稱取10g樣品按如圖1裝置進行測定．

（1）裝置A中反應(yīng)的化學方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）裝置D的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳．
（3）完全反應(yīng)時，若測得C裝置在反應(yīng)前后的質(zhì)量差是2.0g，則樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)為76.4%．
（4）此方案的實驗結(jié)果數(shù)值偏小，可能的原因是CO₂殘留于AB裝置中．
Ⅱ、方案二：取4g樣品溶于水，加入適當指示劑，逐滴滴入1mol/L硫酸，待恰好完全反應(yīng)時，測定所消耗的硫酸的體積．
回答下列問題：
（1）上述測定，需用已知濃度的濃硫酸配制100mL 1mol/L的稀硫酸；
①配制過程中不需要用到的儀器是圖2中的D．

②配制過程中出現(xiàn)以下情況，對所配制溶液濃度無影響的是C．
A．沒有洗滌燒杯和玻璃棒．
B．如果加水超過了刻度線，取出水使液面恰好到刻度線．
C．容量瓶沒有干燥．
（2）滴加硫酸時反應(yīng)的化學方程式是2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑．
（3）恰好完全反應(yīng)時，若測得消耗硫酸的體積為20mL，則樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)為84%．

Answer 1

分析 方案一：根據(jù)裝置圖可知，碳酸氫鈉在A中受熱分解，生成二氧化碳和水蒸汽，混合氣體通過濃硫酸吸水，根據(jù)濃硫酸的質(zhì)量變化判斷生成水的質(zhì)量，再能過U形管中的堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據(jù)固體的質(zhì)量的變化得出二氧化碳的質(zhì)量，裝置最后的干燥管中堿石灰可以防止空氣中的水和二氧化碳對實驗數(shù)據(jù)的干擾；
方案二：用碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)，依據(jù)滴定過程硫酸和碳酸氫鈉反應(yīng)的定量關(guān)系計算純碳酸氫鈉的質(zhì)量，再根據(jù)$\frac{NaHC{O}_{3}的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%計算樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)配制一定物質(zhì)的量的濃度溶液的實驗要求，確定需要的儀器，根據(jù)實驗操作中對$c=\frac{{n}_{B}}{{V}_{溶液}}$中的n_B和V_溶液的影響判斷對溶液濃度的影響，據(jù)此答題．

解答 解：Ⅰ、方案一：根據(jù)裝置圖可知，碳酸氫鈉在A中受熱分解，生成二氧化碳和水蒸汽，混合氣體通過濃硫酸吸水，根據(jù)濃硫酸的質(zhì)量變化判斷生成水的質(zhì)量，再能過U形管中的堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據(jù)固體的質(zhì)量的變化得出二氧化碳的質(zhì)量，裝置最后的干燥管中堿石灰可以防止空氣中的水和二氧化碳對實驗數(shù)據(jù)的干擾，
（1）碳酸氫鈉在A中受熱分解，生成二氧化碳和水蒸汽，反應(yīng)的化學方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）根據(jù)上面的分析可知，裝置D的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，
故答案為：吸收空氣中的水和二氧化碳；
（3）完全反應(yīng)時，若測得C裝置在反應(yīng)前后的質(zhì)量差是2.0g，即生成的二氧化碳的質(zhì)量為2.0g，設(shè)NaHCO₃的質(zhì)量為m，
根據(jù)方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
            84×2              44 
             m                 2.0g
所以m=$\frac{84×2×2}{44}$g=7.64g
樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7.64g}{10g}$×100%=76.4%，
故答案為：76.4%；
（4）此方案的實驗結(jié)果數(shù)值偏小，可能的原因是CO₂殘留于AB裝置中，未能在C中測出，
故答案為：CO₂殘留于AB裝置中；
Ⅱ、方案二：用碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)，依據(jù)滴定過程硫酸和碳酸氫鈉反應(yīng)的定量關(guān)系計算純碳酸氫鈉的質(zhì)量，再根據(jù)$\frac{NaHC{O}_{3}的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%計算樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)配制一定物質(zhì)的量的濃度溶液的實驗要求，確定需要的儀器，根據(jù)實驗操作中對$c=\frac{{n}_{B}}{{V}_{溶液}}$中的n_B和V_溶液的影響判斷對溶液濃度的影響，
（1）①配制過程中需要用到燒杯、玻璃棒、容量瓶，不用集氣瓶，
故選D；
②A、沒有洗滌燒杯或玻璃棒，導致配制的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏小，配制的溶液濃度偏低，
B、如果加水超過了刻度線，取出水使液面恰好到刻度線，溶液濃度減��；
C、容量瓶洗凈后沒有干燥，對溶質(zhì)的物質(zhì)的量及最終溶液的體積都沒有影響，所以不影響配制結(jié)果，
故答案為：C；
（2）滴加硫酸時反應(yīng)的化學方程式是2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑；
（3）若測得消耗硫酸的體積為20mL，硫酸濃度為1mol/L
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
2         1
n        1mol/L×0.02L
n=0.04mol
 樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.04mol×84g/mol}{4g}$×100%=84%；
故答案為：84%．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究和分析判斷，主要是實驗基本操作和定量計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．