Question

某学校化学兴趣小组从超市购买了一瓶维C泡腾片．如图1是其标签上的部分内容，为探究泡腾片中碳酸氢钠的质量分数是多少，在老师的指导下设计了以下实验．

查阅资料：
（1）泡腾片遇水，自身内的柠檬酸和NaHCO₃就会发生反应：3NaHCO₃+H₃C₆H₅O₇=Na₃C₆H₅O₇+3H₂O+3CO₂↑
（2）泡腾片自身的柠檬酸可能不足，再加入足量的盐酸NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑（除碳酸氢钠外，其它物质与酸反应不产生气体）
（3）CO₂在饱和的碳酸氢钠溶液中的溶解度很小，可以忽略不计．
[仪器]：天平、磁力搅拌器、500mL洗瓶、空胶囊、试管、锥形瓶、烧杯、100mL量筒、10mL量筒
[药品]：蒸馏水、盐酸、泡腾片
[步骤]：
（1）用天平称量并记录一个空胶囊的质量m₁；
（2）在胶囊里装满泡腾片粉末，称量并记录总质量m₂；
（3）准备一小试管，放入小型磁力搅拌子．加入4mL盐酸（足量），再把胶囊放到试管中；
（4）在500mL洗瓶内装入一定量的饱和碳酸氢钠溶液；
（5）小明用天平设法称量出试管质量m₃（胶囊质量+试管质量+盐酸质量+搅拌子质量）；
（6）把小试管小心放入洗瓶（如图2所示），盖好洗瓶的盖子，放在磁力搅拌器上；
（7）等待胶囊溶解，泡腾片与盐酸作用，反应接近完成，打开搅拌器，直至洗瓶内无液体流出，用量筒接取洗瓶内流出的液体读数为V；
（8）从洗瓶中取出试管，擦干表面的水，测出试管内剩余物质的总质量m₄．
[数据处理]：
（1）泡腾片的质量=

 

；
（2）产生的CO₂质量为

 

；
（3）碳酸氢钠的质量分数为

 

．
[问题讨论]：
①第（5）步中试管内有液体，不易直接称量，请你设计一种称量方法：

 

；
②第（6）步中不小心有少量碳酸氢钠溶液溢出，则此时流出的液体对最终实验结果

 

（填“有”或“无”）影响．
③同学们认为还可以根据排出溶液的体积来计算碳酸氢钠的质量分数，缺少的数据为

 

；查阅资料找到数据后，若某同学在量筒读数时俯视读数，则他测出的碳酸氢钠的质量分数跟实际值相比，是

 

的．（填“偏大”或“偏小”“不变”）．

Answer 1

分析：（1）根据泡腾片的质量等于胶囊里装满泡腾片粉末减去空胶囊的质量进行解答．
（2）根据试管反应完毕后减少的质量为二氧化碳的质量进行解答；
（3）根据二氧化碳的质量利用化学反应方程式求出碳酸氢钠的质量进而求出碳酸氢钠的质量分数进行解答；
[问题讨论]：①根据将试管放入一个已知质量的小烧杯内，称出总重减去小烧杯的质量进行解答；
②根据测量的是二氧化碳的质量进行解答；
③根据密度公式可知还需要此温度下二氧化碳的密度，然后再利用体积求出二氧化碳质量以及俯视会使测出的碳酸氢钠的质量分数跟实际值相比偏小进行解答．

解答：解：（1）泡腾片的质量等于胶囊里装满泡腾片粉末减去空胶囊的质量，故泡腾片的质量=m₂-m₁；
（2）试管反应完毕后减少的质量为二氧化碳的质量，产生的CO₂质量为m₃-m₄；
（3）设碳酸氢钠的质量为x．
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
84                  44
 x                 m₃-m₄

84

x

=

44

m3-m4

x=

21 (m3-m4)

11

碳酸氢钠的质量分数=

21(m3-m4)

11(m2-m1)

[问题讨论]：①第（5）步中试管内有液体，不易直接称量，可以将试管放入一个已知质量的小烧杯内，称出总重减去小烧杯的质量；
②测量的是二氧化碳的质量，第（6）步中不小心有少量碳酸氢钠溶液溢出，则此时流出的液体对最终实验结果无影响；
③密度公式可知还需要此温度下二氧化碳的密度，然后再利用体积求出二氧化碳质量，所以缺少的数据为：此温度下二氧化碳的密度；俯视会使测出的碳酸氢钠的质量分数跟实际值相比偏小．
故答案为：（1）m₂-m₁；（2）m₃-m₄；（3）

21(m3-m4)

11(m2-m1)

；
[问题讨论]：①将试管放入一个已知质量的小烧杯内，称出总重减去小烧杯的质量；②无；③此温度下二氧化碳的密度；偏小．

点评：本题主要考查了根据实验对碳酸氢钠和盐酸反应的正确的判断和理解，难度较大，综合性强．