题目内容

某兴趣小组走进实验室看到了一个不和谐的“音符”(如图1).

(1)此情此景你首先想到是取用后应立即塞上瓶塞密封保存,这是因为
 
.(用化学方程式加以说明)
(2)该兴趣小组同学为了测定变质的烧碱样品中Na2CO3的质量分数,首先设计了图2所示的装置,加入过量的盐酸反应后,通过右侧注射器内收集到气体的量计算出Na2CO3的质量分数(所使用注射器最大量程为20mL).
写出锥形瓶内所发生变化的化学方程式
 
,
 
.小李认为该方案中需要控制样品取用的量,这是因为
 
.
(3)该兴趣小组同学在反思上面实验后设计了如图3的装置测定变质的烧碱样品中Na2CO3的质量分数.反应的开始、结束都要用注射器反复的排送空气.实验步骤为:
①检查装置的气密性.
②称10g烧碱样品放入广口瓶中,D处注射器内加入适量的稀硫酸,准确称量装置F的质量320g,连好装置.
③打开弹簧夹,反复推拉注射器A 10次,准确称量装置F的质量320.5g.
④关闭弹簧夹,然后推动注射器M的活塞,让稀硫酸逐滴滴入样品中,直到不再产生气泡为止.
⑤打开弹簧夹,缓缓推拉注射器A 10次.⑥再准确称装置F质量为321.6g.
问题探究:
(Ⅰ)若步骤⑤中注射器A推拉速率过快,则测定的Na2CO3的质量分数会
 
 (填“偏大”、“偏小”、“不变”),理由是
 
.
(Ⅱ)试根据实验所记数据计算出该烧碱样品中Na2CO3的质量分数
 
.(不需写出计算过程)
考点:药品是否变质的探究,常见气体的检验与除杂方法,碱的化学性质,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算
专题:科学探究
分析:(1)氢氧化钠固体易吸收空气中的水分而潮解,且与二氧化碳反应,写出反应的方程式;
(2)已知“某变质的烧碱样品中有Na2CO3”,所以和盐酸反应的化学方程式应有两个,根据实验的目的及题干信息分析;
(3)根据若二氧化碳释放的太快,不能被氢氧化钠完全吸收,会影响测定的Na2CO3的质量分数;根据打开弹簧夹1,准确称量装置F的质量320.5克和321.6克,其质量差为二氧化碳的质量.知道二氧化碳的质量,便可根据化学方程式计算出碳酸钠的质量,从而计算该烧碱样品中Na2CO3的质量分数.
解答:解:(1)氢氧化钠固体易吸收空气中的水分而潮解,且与二氧化碳反应产生碳酸钠和水而变质,反应的方程式为:2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O,因此要密封保存;
(2)已知“某变质的烧碱样品中有Na2CO3”,所以和盐酸反应的化学方程式应有两个,及氢氧化钠和碳酸钠与盐酸的反应,反应的方程式分别为:NaOH+HCl=NaCl+H2O;Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;因为所使用注射器最大量程为20mL,若样品取多了,产生气体可能超过注射器量程,若样品取少了,产生气体太少,无法测量,因此需要控制样品取用的量;
(3)(Ⅰ)若二氧化碳释放的太快,不能被氢氧化钠完全吸收,会使测定的Na2CO3的质量分数偏小;
(Ⅱ)解:根据质量守恒定律可知产生二氧化碳的质量=321.6g-320.5g=1.1g,
设样品中碳酸钠的质量为x,
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O
106                44
X                  1.1g   
106
44
=
X
1.1g
  X=2.65g
样品中碳酸钠的质量分数为:
2.65g
10g
╳100%=26.5%
答:该烧碱样品中Na2CO3的质量分数为26.5%.
故答案为:(1)2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O;
(2)NaOH+HCl═NaCl+H2O,Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑;若样品取多了,产生气体可能超过注射器量程,若样品取少了,产生气体太少,无法测量;
(3)Ⅰ偏小;理由是:生成二氧化碳气体不能完全被NaOH溶液吸收;
Ⅱ26.5%.
点评:本题主要探究药品是否变质,掌握探究物质的组成成分以及含量的方法,学会实验数据处理或误差的分析;重点是:掌握根据化学方程式计算的步骤和方法.
练习册系列答案
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化学课上,同学们做了如下两个实验.
实验装置实验现象实验结论
实验Ⅰ、Ⅱ中均观察到:白色固体逐渐减少,
 
;澄清石灰水变浑浊.
Na2CO3和NaHCO3都能与盐酸反应产生CO2;NaHCO3与盐酸反应的化学方程式是
 
.
在实验过程中用手触摸试管,发现盛Na2CO3的试管变热,盛NaHCO3的试管变冷.
【提出问题】两个实验过程中,温度变化的原因是什么?
【猜想与假设】甲同学认为:Na2CO3和盐酸反应为放热反应,而NaHCO3和盐酸反应为吸热反应.
乙同学认为甲的猜想有不足之处.
【设计实验】乙同学欲通过实验进行研究,实验步骤如下:
①分别向盛有0.5g Na2CO3固体、0.5g NaHCO3固体的烧杯中加入10mL水(20℃),搅拌,测量温度t1
②静置,测量温度t2
③分别加入10mL 密度约为1.1g/mL 20%的盐酸(20℃),搅拌,测量温度t3
[实验记录]多次实验后取平均值记录如下:
t1/℃t2/℃t3/℃
Na2CO323.320.023.7
NaHCO318.520.020.8
【分析与结论】
(1)甲同学猜想的不足之处是
 
.通过步骤①得到的结论是
 
.
(2)通过步骤②和③得到的结论是:Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应都是放热反应.
【反思与评价】
老师指出乙的设计仍存在不足,并补充做如下实验:向盛有10mL水(20℃)的烧杯中加入10mL密度约为1.1g/mL 20%的盐酸(20℃),搅拌,测量温度为22.2℃.
(1)此实验的目的是
 
.
(2)结合此次探究活动,你认为下列说法不正确的是
 
(填序号).
A.盐酸的稀释过程是放热过程
B.NaHCO3与盐酸的反应是放热反应
C.实验Ⅰ和Ⅱ中的能量变化与化学反应、物质的溶解和稀释有关.

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