题目内容
【题目】(15分)制作糕点常用Na2CO3或NaHCO3作膨松剂,我校化学兴趣小组的同学根据Na2CO3和NaHCO3的性质进行了一系列探究。
【查阅资料】
(1)溶解度比较:
(2)已知碳酸氢钠在270℃左右就能分解为碳酸钠、水和二氧化碳,而碳酸钠受热不分解。
(3)常温下,浓度相同的Na2 CO3溶液比NaHCO3溶液的碱性强。
【探究一】NaHCO3和Na2CO溶解度差异的探究。
小方同学分别取xg两种固体粉末加入20℃10 g水中充分溶解,通过观察现象区分出碳酸钠和碳酸氢钠,x可能是_______。
A.2 B.0.96 C.0.5 D.3
【探究二】Na2CO3和NaHCO3鉴别探究
【猜想与假设】
(1)甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(3)乙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别.
【实验探究】(1)甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,各加入澄清石灰水,观察到两支试管中的现象相同,均产生了白色沉淀,实验结果与猜想不一致,即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(3)乙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热(如图所示):
①加热Na2CO3时,开始即见小试管中有少量气泡产生,继续加热,气泡逐渐减少,未见澄清石灰水变浑浊,
②加热NaHCO3时,丙同学观察到实验现象与①不同,证实了自己的猜想是合理的.
【问题讨论】
小组同学对上述实验展开了讨论,对甲同学的两个实验进行了比较,并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因(如图1、图2).请写出Na2CO3与澄清石灰水发生反应的化学方程式________;写出NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子:________.
【探究三】测定某Na2CO3和NaHCO3混合物中NaHCO3的质量分数
[方案一]称取一定质量样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算。
(1)坩埚中发生反应的化学方程式为: ;
(2)实验中,需加热至恒重的目的是 。
[方案二]利用下图装置进行实验,装置B中放有样品(整套装置气密性良好,各装置中气体吸收剂足量)。
【实验步骤】
(1)检查装置的气密性;(2)称取样品10 g,加到装置B中;(3)称量装置B、C、D的质量(含药品);(4)连接装置;(5)加热;(6)停止加热继续通入空气;(7)再次称量装置B、C、D的质量(含药品)。
【数据记录】
【问题回答】
①上图装置C的作用是_______,装置C中一个明显的错误是______________。
②实验过程中必须向装置内通入空气,装置A中发生反应的化学方程式为_______。若没有装置A,造成测定结果_______(填“偏大”“不变”或“偏小”)
【讨论分析】
小红同学认为,表格中三组数据都可以计算该样品中NaHCO3的质量分数,但小张认为不能用C装置的质量变化来计算,其理由是_______;改进方法:_______。小王又认为用装置D的质量差会偏大而影响计算,应增加一个操作:_______,目的是______________。
【数据处理】经过反复讨论,大家一致赞成应该利用表格中的装置B的质量变化进行计算NaHCO3和Na2CO3混合物中NaHCO3的质量分数 。
【拓展应用】固体Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通过________方法除去.
【答案】【探究一】A
【探究二】【问题讨论】(1)Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH OH-、HCO3-、Ca2+
【探究三】[方案一](1)2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑ (2)保证NaHCO3 全部分解
[方案二]①吸收水蒸气 右侧导管伸入液面以下 ②2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 偏大
【讨论分析】装置A中逸出的水蒸气会进入装置C中
在装置A、B之间增加一个浓硫酸的干燥装置
连接D装置前,缓缓鼓入空气 排尽装置内的二氧化碳气体
【数据处理】84% 【拓展应用】加热
【解析】
试题分析:【探究一】根据表格中的溶解度数据,在20℃时,NaHCO3的溶解度为9.6g,Na2CO3的溶解度为21.5g,故10g水中最多能溶解NaHCO3和Na2CO3的质量分别为0.96g和2.15g,故可以加入0.96g<x<2.15g,故可以加入2g物质,观察溶解的情况,若全部溶解为Na2CO3,若部分溶解为NaHCO3,故选A
【探究二】【问题讨论】(1)Na2CO3溶液与澄清石灰水发生反应的化学方程式为:Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH;通过观察图2,NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子:OH-、HCO3-、Ca2+
【探究三】[方案一](1)根据信息,碳酸氢钠在270℃左右就能分解为碳酸钠、水和二氧化碳,而碳酸钠受热不分解,故坩埚中发生反应的化学方程式为:2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)实验中,需加热至恒重的目的是:保证NaHCO3 全部分解
[方案二]①装置C中的药品是浓硫酸,浓硫酸具有吸水性,故装置C的作用是:吸收水蒸气;装置C中一个明显的错误是:右侧导管伸入液面以下,应采用短管,否则气体排不出来
②实验过程中必须向装置内通入空气,装置A中氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳,故发生反应的化学方程式为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;若没有装置A,则空气中的二氧化碳就会进如到装置D中,从而使二氧化碳的质量偏大,造成测定结果偏大
【讨论分析】小红同学认为,表格中三组数据都可以计算该样品中NaHCO3的质量分数,但小张认为不能用C装置的质量变化来计算,其理由是:装置A中逸出的水蒸气会进入装置C中;改进方法:在装置A、B之间增加一个浓硫酸的干燥装置;小王又认为用装置D的质量差会偏大而影响计算,应增加一个操作:连接D装置前,缓缓鼓入空气;目的是:排尽装置内的二氧化碳气体
【数据处理】利用表格中的装置B的质量变化进行计算NaHCO3和Na2CO3混合物中NaHCO3的质量分数,即装置B中反应前后减少的质量为碳酸氢钠分解产生的水和二氧化碳的质量,故可根据化学方程式:2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑中NaHCO3与水和二氧化碳的质量关系为168:62,而装置B反应前后的质量差=180g-176.9g=3.1g,故可计算出NaHCO3的质量=168×3.1g÷62=8.4g,故混合物中NaHCO3的质量分数=8.4g/10g×100%=84%
【拓展应用】固体Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通过加热方法除去
【题目】除去下列物质中的少量杂质,所选用的试剂和方法均正确的是
选项 | 物质(括号内为杂质) | 试剂 | 操作方法 |
A | CO2(CO) | 足量O2 | 点燃 |
B | CaO(CaCO3) | 适量稀盐酸 | 蒸发、结晶 |
C | NaNO3溶液(Na2SO4) | 适量碳酸钡固体 | 过滤 |
D | Cu粉(Fe粉) | 足量稀硫酸 | 过滤、洗涤、干燥 |