Question

20．化學(xué)興趣小組設(shè)計以下實驗方案，測定某已部分變質(zhì)小蘇打樣品中Na₂CO₃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）實驗中，需加熱至恒重的目的是保證NaHCO₃分解完全．
（2）坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【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，計算．
（1）過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為玻璃棒．
（2）向混合液中（NaHCO₃少量）中加足量Ba（OH）₂溶液時的離子方程式為Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-=BaCO₃↓+H₂O
【方案三】按如圖所示裝置進(jìn)行實驗：

（1）B中盛放的試劑是濃硫酸D裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進(jìn)入C裝置．
（2）實驗前稱取17.90g樣品，實驗后測得C裝置增重 8.80g，則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.6%．（保留小數(shù)點后一位）

Answer 1

分析 [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）加熱恒重保證碳酸氫鈉完全分解；
（2）碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
[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）向混合液（NaHCO₃少量）中加足量Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成碳酸鋇、氫氧化鈉和水；
[方案三]由測定含量的實驗可知，A中發(fā)生Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，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裝置干擾含量測定，結(jié)合反應(yīng)計算含量，以此來解答．

解答 解：[方案一]（1）實驗原理是根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化來計算碳酸氫鈉，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，故答案為：保證NaHCO₃分解完全；
（2）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：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
[方案二]（1）過濾時需用玻璃棒引流，故答案為：玻璃棒；
（2）向混合液（NaHCO₃少量）中加足量Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成碳酸鋇、氫氧化鈉和水，反應(yīng)離子方程式為：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-=BaCO₃↓+H₂O，
故答案為：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-=BaCO₃↓+H₂O；
[方案三]（1）由測定含量的實驗可知，A中發(fā)生Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，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；故答案為：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)NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量分別為x、y，則
Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、
x                x
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
y                         y
$\left\{\begin{array}{l}{106x+84y=17.90}\\{44x+44y=8.80}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.05}\\{y=0.15}\end{array}\right.$，
則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.05mol×106g/mol}{17.90g}$×100%=29.6%，
故答案為：29.6%．

點評 本題考查碳酸鈉含量的測定實驗，為高頻考點，把握實驗裝置的作用及實驗?zāi)康臑榻獯鸬年P(guān)鍵，側(cè)重分析、計算及實驗?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．