Question

6．碳酸氢钠常用于食品和医药工业，某化学兴趣小组对碳酸氢钠进行探究．
【查阅资料】
Ⅰ．碳酸氢钠受热容易分解，生成水、二氧化碳气体和一种常见的固体物质．
Ⅱ．碳酸钠溶液呈碱性．
【进行实验】为了验证碳酸氢钠受热时会分解，兴趣小组的同学取一定质量的碳酸氢钠到铜片上加热，如图所示．
（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有水珠（或水雾等）．
（2）充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，倒入适量的澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊．写出该反应的化学方程式：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）兴趣小组的同学认为：充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na₂CO₃．
①他们的依据是量守恒定律（或化学反应前后元素种类不变或化学反应前后原子种类不变或NaHCO₃中含有Na、H、C、O元素）．
②兴趣小组为了确定反应后的固体产物成分进行以下实验，请填写如表：

实验	实验现象	结论
实验一：取少量反应后的固体产物溶于水，滴入几滴酚酞试液	溶液变成红色	固体产物是NaOH， 而不是Na2CO3
实验二：取少量反应后的固体产物溶于水，加入氯化钙溶液	产生白色沉淀	固体产物是Na2CO3， 而不是NaOH
实验三：取少量反应后的固体产物，加入过量稀盐酸（或稀硫酸、稀硝酸、醋酸）	产生大量气泡	固体产物是Na2CO3， 而不是NaOH

【讨论与评价】实验一的结论与实验二、实验三的结论相反，在讨论时兴趣小组的同学认为方案一的结论不正确，他们的理由是碳酸钠溶液呈碱性，也能使无色酚酞变成红色．
【总结】请写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（4）某碱厂的主要产品之一是小苏打（碳酸氢钠），为了测定产品中碳酸氢钠的质量分数（假设该样品中只含氯化钠一种杂质），取样品10.0g逐滴加入稀盐酸，所得气体的质量为4.4g．
求：样品中碳酸氢钠的质量分数．

Answer 1

分析 实验部分由于已经假设了加热后的固体产物是NaOH或Na₂CO₃，所以应分析下面肯定是要利用NaOH和Na₂CO₃性质的不同点来设计实验，才能得到正确结论．而不能用NaOH和Na₂CO₃的共同性质来设计实验，如NaOH和Na₂CO₃溶液都呈碱性，所以不能用滴酚酞试液来设计实验．碳酸氢钠与盐酸反应，生成氯化钠、水和二氧化碳；根据质量关系图，当加入25.1稀盐酸时恰好完全反应，放出气体二氧化碳的质量为4.4g；
由产生二氧化碳气体的质量计算样品中碳酸氢钠的质量；

解答 解：（1）因为已经知道碳酸氢钠受热分解时有水生成，所以加热一段时间后，倒扣的烧杯内壁有水珠出现；
（2）二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（3）①根据质量守恒定律可知化学反应前后元素种类不变，因为NaHCO₃中含有Na、H、C、O元素，所以兴趣小组的同学认为充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na₂CO₃．
②实验二：取少量反应后的固体产物溶于水，加入过量氯化钙溶液，因为NaOH和Na₂CO₃中只Na₂CO₃有和氯化钙溶液反应生成白色沉淀，所以实验现象为：产生白色沉淀；实验三的实验现象是产生大量气泡，而NaOH和Na₂CO₃中只有Na₂CO₃和酸反应会产生二氧化碳气体，所以实验步骤为：取少量反应后的固体产物，加入过量稀盐酸．
【讨论与评价】实验一的结论明显是不正确的，因为NaOH和Na₂CO₃的溶液都显碱性，都能使滴酚酞试液变红．
【总结】通过实验二和实验三可知碳酸氢钠受热分解后的固体产物是Na₂CO₃，所以碳酸氢钠受热分解的化学方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（4）设样品中碳酸氢钠的质量为x，生成氯化钠的质量为y
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
84                                     44
 x                                     4.4g
$\frac{84}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=8.4g 
样品中碳酸氢钠的质量分数=$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%
故答案为：（1）水珠（或水雾等）；
（2）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）①质量守恒定律（或化学反应前后元素种类不变或化学反应前后原子种类不变或NaHCO₃中含有Na、H、C、O元素）
②

实验	实验现象
方案二：	产生白色沉淀
方案三：取少量反应后的固体产物，加入过量稀盐酸（或稀硫酸、稀硝酸、醋酸）

【讨论与评价】碳酸钠溶液呈碱性，也能使无色酚酞变成红色
【总结】2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）84%．

点评 此题是一道实验设计题，因为此题已经给出了碳酸氢钠受热分解后的固体产物可能是NaOH或Na₂CO₃，不用学生探究碳酸氢钠受热分解后的固体是什么，使此题的难度有所降低．另外此题也很好的考查了学生们对重要化学方程式的记忆．