Question

14．膨松剂是一种食品添加剂．它在面包制作过程中发生反应产生气体，使面包变得松软．膨松剂反应产生气体的量作为检验膨松剂品质的一项重要指标．已知某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，化学兴趣小组对该膨松剂进行如下探究：
【查阅资料】2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；   NH₄HCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑．

探究Ⅰ：检验膨松剂的成分
在玻璃管中加入该膨松剂，按图1连接好装置（铁架台略去，下同）．
【观察与分析Ⅰ】点燃酒精灯．
（1）关闭铁夹2，打开铁夹1，观察澄清石灰水变浑浊，说明产物中有二氧化碳，该反应的化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）打开铁夹2，关闭铁夹1，观察到的现象是无色酚酞溶液变红，说明产物中有氨气．
（3）充分加热后，玻璃管中有（填“有”或“无”）固体．实验结论】该膨松剂的成分是碳酸氢钠和碳酸氢铵混合物．
探究Ⅱ：测定膨松剂受热产生气体的质量
用图2装置测定该膨松剂中样品产生的二氧化碳和氨气的质量（装置B装有膨松剂，整套装置气密性良好，各装置中气体吸收剂足量）．
【观察与分析Ⅱ】
（4）通过测定实验前后装置D的质量，其质量差即为样品产生二氧化碳的质量，装置C的作用是除去水蒸气和氨气．若没有装置E，造成测定结果偏大（填“偏大”、“不变”或“偏小”）．
（5）实验过程中必须向装置内通入空气，装置A的作用是除去空气中的CO₂（填化学式）．在停止加热后，继续通入空气一段时间，目的是将装置中的残留的二氧化碳全部赶入D中．
（6）若对装置C、D、E连接顺序进行调整，即可用于测定另一份同质量相同样品受热分解产生氨气的质量．C、D、E连接顺序为DCE，通过测定实验前后装置C的质量，其质量差即为样品产生氨气的质量．
【拓展研究】
若上述（4）装置D在实验前后的质量差为9.24g．上述（6）装置C在实验前后的质量差为0.17g，则该该膨松剂中NaHCO₃与NH₄HCO₃的质量比为3360：79．（用最简整数比表示）．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳能使石灰水变浑浊，二氧化碳和氢氧化钙反应能生成碳酸钙沉淀和水；
（2）显碱性的溶液能使酚酞试液变红色；
（3）碳酸氢钠完全分解后仍有固体碳酸钠，而碳酸氢铵完全分解后没有固体剩余．
（4）根据二氧化碳与氢氧化钠反应和E装置的作用进行考虑；
（5）根据反应前装置内的空气中含有二氧化碳，会影响测定结果，再进行分析；
（6）根据浓硫酸可以吸收氨气考虑；
【拓展研究】根据生成二氧化碳和氨气的而质量结合方程式分析．

解答 解：（1）碳酸氢钠、碳酸氢铵受热分解都能够生成二氧化碳，关闭铁夹2，打开铁夹1，观察到的现象是澄清的石灰水变浑浊，氢氧化钙和二氧化碳反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）如果有氨气生成，则氨气进入酚酞试液中时，能和水反应生成氨水，氨水显碱性，能使酚酞试液变红色．
（3）由结论可知：膨松剂的成分是碳酸氢钠和碳酸氢铵混合物．
应该继续完成的实验是：打开铁夹1，（关闭铁夹2），继续加热至石灰水中不再有气泡产生，玻璃管中仍有固体剩余．
（4）浓硫酸具有吸水性，所以是为了除去气体中的水蒸气，硫酸能与氨气反应生成硫酸铵所以也除去了氨气；E装置是为了防止空气中二氧化碳进入装置D中，如果没有E装置，空气中二氧化碳会进入D装置，造成二氧化碳增多，结果偏大；
（5）因为二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳；在停止加热后，仍继续通入空气一段时间，目的是将装置B中二氧化碳全部赶入装置D中，否则实验结果会偏小；
（6）先通入D是将水、二氧化碳除去，再通入C质量的增加量就是氨气的质量，装置E是防止空气中水分进入C装置；
【拓展研究】由题意可得生成二氧化碳9.24g，氨气0.17g，
设碳酸氢铵质量为x，生成二氧化碳质量为y
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑．
79         17        44
x         0.17g       y
$\frac{79}{x}=\frac{17}{0.17g}=\frac{44}{y}$
解得：x=0.79g  y=0.44g
所以碳酸氢钠分解得到的二氧化碳质量为9.24g-0.44g=8.8g
设碳酸氢钠的质量为z．
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑； 
  168                44
   z                 8.8g
$\frac{168}{z}=\frac{44}{8.8g}$
z=33.6g
该该膨松剂中NaHCO₃与NH₄HCO₃的质量比为33.6g：0.79g=3360：79
故答案为：
（1）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；（2）无色酚酞溶液变红；（3）有；（4）除去水蒸气和氨气；偏大；（5）CO₂；将装置中的残留的二氧化碳全部赶入D中
；（6）DCE；
【拓展探究】3360：79．

点评 本题容易出错的地方是要知道硫酸可以吸收氨气，在验证氨气时要把水除掉，因为浓硫酸具有吸水性；在把装置B中的二氧化碳排到C装置时要注意空气中二氧化碳，必须先除去，才能再排气体．