Question

18．实验室现有一种含有纯碱、小苏打的固体粉末样品．为了测定其中小苏打的含量，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，利用如下图所示装置（部分固定装置已略去）进行实验．加热条件下，纯碱稳定不分解，小苏打易分解，反应的化学方程式为：2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物；已知，该装置气密性良好，A、C、D中所装药品足量且能完全吸收相关物质．探究过程如下：

Ⅰ．称量样品和已装入相关药品的C、D质量，分别为：m、m_C1、，m_D1．
Ⅱ．将质量为m的样品装入B玻璃管中，按图连接好装置，进行操作X．
Ⅲ．关闭弹簧夹a、b，打开弹簧夹c，给玻璃管加热．
Ⅳ．待玻璃管中样品完全反应，打开弹簧夹a通入空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却．
Ⅴ．再次称量C、D的质量，分别为 m_C2、m_D2．
请回答下列问题：
（1）步骤Ⅱ中操作X具体为关闭弹簧夹c，打开弹簧夹a、b，并通入空气；
（2）C中所装药品为浓硫酸；
（3）D中发生反应的化学方程式为2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（4）步骤Ⅳ打开弹簧夹a通入空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却的多重作用是将残留的CO₂与水蒸气赶走或防倒吸；
（5）依据实验实际，选择实验所得数据，该样品中小苏打含量的表达式为$\frac{42（{m}_{D2}-{m}_{D1}）}{11m}$．

Answer 1

分析 （1）根据装置内的空气中含有二氧化碳进行分析；
（2）根据浓硫酸具有吸水，二氧化碳与氢氧化钠反应之前，要先进行干燥进行分析；
（3）根据氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水进行分析；
（4）根据装置内的二氧化碳、水蒸气影响实验结果，装置内温度降低，会造成内外气压差进行分析；
（5）根据D装置中增加的质量是二氧化碳，然后结合碳酸氢钠受热分解会生成碳酸钠、水和二氧化碳进行计算．

解答 解：（1）装置内的空气中含有二氧化碳，所以连接好装置，关闭弹簧夹c，打开弹簧夹a、b，并通入空气，是排净装置内的二氧化碳，防止造成实验误差；
（2）浓硫酸具有吸水，二氧化碳与氢氧化钠反应之前，要先进行干燥，所以C中所装药品为浓硫酸；
（3）氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（4）装置内的二氧化碳、水蒸气影响实验结果，装置内温度降低，会造成内外气压差，所以步骤Ⅳ打开弹簧夹a通入空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却的多重作用是：将残留的CO₂与水蒸气赶走或防倒吸；
（5）设，样品中小苏打的质量分数为x，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
   168                            44
   mx                       （m_D2-m_D1）g
$\frac{168}{mx}=\frac{44}{（{m}_{D2}-{m}_{D1}）g}$
x=$\frac{42（{m}_{D2}-{m}_{D1}）}{11m}$．
故答案为：（1）关闭弹簧夹c，打开弹簧夹a、b，并通入空气；
（2）浓硫酸；
（3）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（4）将残留的CO₂与水蒸气赶走或防倒吸；
（5）$\frac{42（{m}_{D2}-{m}_{D1}）}{11m}$．

点评 本题以实验探究的形式考查碳酸氢钠、二氧化碳的性质，同学们要具有综合的化学知识才能做好此题．