Question

15．我校化学兴趣小组的同学在进行课外调查时得知：制作糕点常用Na₂CO₃或NaHCO₃作膨松剂，于是，同学们对Na₂CO₃和NaHCO₃的性质进行了一系列探究．
【查阅资料】
（1）溶解度比较：

溶解度	10℃	20℃	30℃	40℃
Na2CO3	12.5g	21.5g	39.7g	49.0g
NaHCO3	8.1g	9.6g	11.1g	12.7g

（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Na₂CO₃溶液比NaHCO₃溶液的碱性强．
【探究一】NaHCO₃和Na₂CO₃性质差异的探究．
①验证水溶液的酸碱性的差异：分别测两种物质等浓度溶液的pH，测定结果：NaHCO₃溶液的pH＜（填“＞”或“＜”）Na₂CO₃溶液．
②利用溶解度的差异鉴别NaHCO₃和Na₂CO₃：小方同学分别取xg两种固体粉末加入20℃10g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．（填序号）
A．2　　　　B．0.96　　　　C．0.5　　　　D．3
【探究二】测定某NaHCO₃和Na₂CO₃混合物中NaHCO₃的质量分数利用图①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10g，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】

	装置B	装置C	装置D
实验前物质的质量/g	180.0	200.0	122.2
实验后物质的质量/g	176.9	201.5	124.8

【问题回答】
①写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，B装置中盛样品的仪器名称是玻璃管．
②图1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．
③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2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．若没有装置A，造成测定结果偏大（填“偏大”“不变”或“偏小”）
【讨论分析】
（1）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．
（2）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．
（3）小陈经过认真思考，认为D中的气流会带出水蒸气，用装置D的质量差会偏小而影响计算，在D装置的右边需要再接上一个装置．他认为可以用图②两个中的一个，可老师认为最好选用其中的乙（填“甲”或“乙”）装置，其理由是碱石灰不仅能吸收D装置逸出的水蒸气，也能吸收D装置可能逸出的二氧化碳气体，与C装置整体计算，结果更准确（不考虑右侧空气的影响）．

Answer 1

分析 【探究一】①根据测定溶液酸碱度的方法以及溶液的酸碱度与酸碱性的关系来分析；
②根据20℃时碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度来分析；
【探究二】
【问题回答】①根据碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、水和二氧化碳来分析；
②根据浓硫酸具有吸水性以及装置的存在问题来分析；
③A中的氢氧化钠能吸收空气中的二氧化碳气体；
【讨论分析】根据溶液中会挥发出水蒸气，导致测定结果偏大来分析，空气中含有二氧化碳来分析；根据实验数据来分析解答．固体减少的质量就是碳酸氢钠分解生成水和二氧化碳的总质量．

解答 【探究一】①用滴管吸取待测液体，滴在pH试纸上（或用玻璃棒沾取待测液体，涂在pH试纸），然后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，从而确定溶液的pH；溶液的碱性越强，pH越大；故填：＜；
②20℃时碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度分别为21.5g和9.6g，那么在该温度下，10g水中最多溶解2.15g碳酸钠达到饱和，最多溶解0.96g碳酸氢钠达到饱和，因此可分别加入2g固体，充分搅拌后，若完全溶解则为碳酸钠，若不能完全溶解则为碳酸氢钠；故填：A；
【探究二】
【问题回答】①碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、水和二氧化碳；该仪器是玻璃管；故填：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；玻璃管；　
②浓硫酸具有吸水性，可以做干燥剂，除去水蒸气，洗气时应该是长管进气，短管出气，所以右侧导管不能伸入液面以下；故填：吸收水蒸气；右侧导管伸入液面以下；　
③空气经过装置A时，其中的二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，若没有此装置，则装置D增重偏大，认为生成的二氧化碳质量偏大；造成测定结果偏大；故填：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；偏大；
【讨论分析】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．
小陈经过认真思考，认为D中的气流会带出水蒸气，用装置D的质量差会偏小而影响计算，在D装置的右边需要再接上一个装置．他认为可以用图②两个中的一个，可老师认为最好选用其中的乙装置，其理由是碱石灰不仅能吸收D装置逸出的水蒸气，也能吸收D装置可能逸出的二氧化碳气体，与C装置整体计算，结果更准确（不考虑右侧空气的影响）．
故填：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；乙；碱石灰不仅能吸收D装置逸出的水蒸气，也能吸收D装置可能逸出的二氧化碳气体，与C装置整体计算，结果更准确；

点评 本题考查碳酸氢钠含量的测定实验，为高频考点，把握实验装置的作用及实验目的为解答的关键，侧重分析、计算及实验能力的综合考查，题目难度中等．