Question

【题目】化学兴趣小组设定以下实验方案，测定某已变质为碳酸钠的小苏打样品中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,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：称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解;向小烧杯中加入足量Ba(OH)2溶液，过滤，洗涤，干燥沉淀，称量固体质量，计算。

（1）过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为_____________；

（2）实验中判断沉淀是否完全的方法是_______________________。

方案三：按如图装置进行实验：

（1）B装置内所盛试剂是_________;D装置的作用是_______；分液漏斗中_______（填“能”或“不能”）用盐酸代替稀硫酸进行实验。

（2）实验前称取17.9g样品，实验后测得C装置增重8.8g，则样品中NaHCO3的质量分数为____。

（3）根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷是:_____。

Answer 1

【答案】2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑保证NaHCO3分解完全玻璃棒取少量上层清液于试管中，滴加一滴Ba(OH)2溶液，观察是否有白色沉淀生成浓硫酸防止空气中的水蒸气、CO2进入C装置不能70.4%（70%）缺少一套将A、B装置内的CO2气体驱赶到C装置中的装置（或其他合理答案）

【解析】

[方案一]碳酸氢钠不稳定,受热易分解,根据加热前后固体质量变化,根据差量法求碳酸氢钠的质量,进而求得碳酸钠的质量分数；

(1)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；

(2)加热恒重保证碳酸氢钠完全分解；

[方案二]碳酸钠和碳酸氢钠都和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀,根据生成沉淀的质量来计算碳酸钠的质量分数；

(1)根据过滤操作考虑所需仪器；

(2)可取上层清液,继续加沉淀剂,看是否生成沉淀；

[方案三](3)由测定含量的实验可以知道,A中发生Na2CO3+H2SO4=H2O+CO2↑+Na2SO4、2NaHCO3+ H2SO4=2H2O+2CO2↑+Na2SO4,B中为浓硫酸吸收水,干燥二氧化碳,利用C装置吸收二氧化碳,D装置防止空气中的二氧化碳、水进入C装置干扰含量测定；

(4)结合反应定量关系和元素守恒计算得到物质的质量,来计算物质含量；

(5)二氧化碳气体不能全部进入C装置被吸收,需要添加一个将二氧化碳气体赶入装置C的装置。

[方案一](1)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式为: 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑；正确答案：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。

(2)实验原理是根据加热前后固体质量变化来计算碳酸氢钠,故应保证碳酸氢钠完全分解,加热恒重则碳酸氢钠完全分解；因此，本题正确答案是: 保证NaHCO3分解完全。

[方案二](1)过滤时需用玻璃棒引流；因此，本题正确答案是:玻璃棒。

(2)可取上层清液,继续加沉淀剂,看是否生成沉淀,具体操作为:取上层清液少许于试管中,加入氢氧化钡溶液,若无沉淀生成,则沉淀完全,因此，本题正确答案是: 取少量上层清液于试管中，滴加一滴Ba(OH)2溶液，观察是否有白色沉淀生成。

[方案三](1)B中为浓硫酸吸收水,干燥二氧化碳,空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收,故D的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,以确保C装置中质量增加量的准确性；分液漏斗中如果用盐酸代替硫酸，盐酸易挥发，这样制得二氧化碳气体中含氯化氢,浓硫酸不能吸收氯化氢,则氯化氢被碱石灰吸收,导致测到二氧化碳质量偏高，等质量碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠产生二氧化碳多，则会导致碳酸氢钠偏多,碳酸钠偏小；因此，本题正确答案是：浓硫酸；防止空气中的水蒸气、二氧化碳进入C装置；不能。

(2)设Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x、y,则

Na2CO3+H2SO4=H2O+CO2↑+Na2SO4

1 1

x x

2NaHCO3+ H2SO4=2H2O+2CO2↑+Na2SO4

2 2

Y y

根据上述条件解方程：106x+84y=17.90,，44x+44y=8,80，计算得出x=0.05mol , y=0.15mol,则样品中NaHCO3的质量分数为=0.15×84/17.9×100%= 70.4%；因此，本题正确答案是：70.4%（70%）。

(3)实验装置还存在一个明显缺陷为装置中的二氧化碳不能被C全部吸收,则需设计一个装置将A、B中的CO2全部吹入C中吸收；因此，本题正确答案是:缺少一套将A、B装置内的 CO2气体驱赶到C装置中的装置。