Question

3．发酵粉的主要成分中含有碳酸氢钠．某化学兴趣小组的同学对碳酸氢钠的性质进行了探究．
Ⅰ．定性探究
实验一：探究碳酸氢钠溶液的酸碱性用pH试纸测得碳酸氢钠溶液的pH约为8，可知碳酸氢钠溶液碱性．
实验二：探究碳酸氢钠的热稳定性
【查阅资料]碳酸氢钠受热容易分解，生成水、一种气体和一种常见的固体物质．
【实验1】取一定质量的碳酸氢钠放到铜片上加热，如图所示．

（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有水珠．
（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，说明该气体是CO₂．
（3）欲通过进一步的实验探究来确定充分加热后的固体产物的成分．
①可能是Na₂CO₃  ②可能是NaOH
③可能是NaOH和Na₂CO₃
【实验2】

实验操作	实验现象	实验结论
A．将该固体溶于蒸馏水配制成溶液，取少量溶液于试 管中，滴加足量稀盐酸	有气体产生	假设 ②（填序号）不成立
B．另取少量溶液于试管中，滴加 足量BaCl2溶液	产生白色沉淀	固体产物中有 Na2CO3
C．取上述B步骤静置后所得上层清液，滴入少量 无色酚酞溶液	无明显现象	假设①成立

【实验结论】NaHCO₃受热分解的化学方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
【延伸拓展】实验室有两瓶失去标签的固体药品，已知它们是碳酸钠和碳酸氢钠，你能否设计一个实验进行鉴别，请简述你的实验方案及现象和结论取样，分别放入试管中加热，无明显变化的是碳酸钠，试管壁有水珠且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊的是碳酸氢钠．
Ⅱ．定量探究
为测定某发酵粉中碳酸氢钠的质量分数，计了如下实验，其主要实验步骤如下：

①按如图组装仪器，取50g品放入锥形瓶中，关闭塞b，打开活塞a，从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
②关闭活塞a，打开活塞b，加入足量稀硫酸溶液，直至锥形瓶内不再产生气泡；
③关闭活塞b，打开活塞a，从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
④测量干燥管内碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）增加的质量（见下图曲线）；
⑤重复步骤③和④的操作，直至干燥管内物质质量不再增加．
（1）步骤①加入样品前还应检查装置的气密性．
（2）装置甲的作用是吸收空气中的二氧化碳，装置乙的作用是吸收水分；
（3）请利用相关数据计算样品中碳酸氢钠的质量分数．（写出计算过程）

Answer 1

分析 当溶液的pH等于7时，呈中性；当溶液的pH小于7时，呈酸性；当溶液的pH大于7时，呈碱性．根据碳酸氢钠的化学性质分析；检验生成物是NaOH还是Na₂CO₃，加入氯化钡溶液可以与碳酸钠反应产生沉淀的物质，据此进行分析解答．碳酸氢钠受热容易分解，生成水、二氧化碳气体和Na₂CO₃，写出反应的化学方程式即可；根据反应的化学方程式结合题干提供的数据进行分析解答即可．

解答 解：Ⅰ：
实验一：用pH试纸测得碳酸氢钠溶液的pH为8，大于7，显碱性，故填：碱；
实验1：（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，说明碳酸氢钠受热能分解生成二氧化碳气体，故填：CO₂；
（3）受热分解生成的固体物质还可能是氢氧化钠和碳酸钠的混合物，故填：NaOH和Na₂CO₃；
实验2：加入盐酸有气泡产生，说明一定生成了碳酸钠，故猜想②不合理；检验生成物是NaOH还是Na₂CO₃，加入足量的氯化钡溶液可以与碳酸钠溶液反应产生沉淀的物质，若有白色沉淀生成，说明固体产物是Na₂CO₃，取反应后的上层清液，向其中滴加酚酞试液，酚酞试液不变红，说明溶液中不含氢氧根，说明固体产物中不含氢氧化钠，即猜想①成立；故填：

实验操作	实验现象	实验结论
A．将该固体溶于蒸馏水配制成溶液，取少量溶液于试 管中，滴加足量稀盐酸	有气体产生	假设 ②（填序号）不成立
B．另取少量溶液于试管中，滴加 足量BaCl2溶液	产生白色沉淀	固体产物中有 Na2CO3
C．取上述B步骤静置后所得上层清液，滴入少量 无色酚酞溶液	无明显现象	假设①成立

碳酸氢钠受热容易分解，生成水、二氧化碳气体和Na₂CO₃，反应的化学方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．故填：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
【拓展延伸】碳酸钠受热不分解，碳酸氢钠受热易分解，故可以取样加热，观察现象，故答案为：取样，分别放入试管中加热，无明显变化的是碳酸钠，试管壁有水珠且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊的是碳酸氢钠；
II（1）步骤①加入样品前还应检查装置的气密性，故填：检查装置的气密性．
（2）装置甲：空气中的二氧化碳能被NaOH溶液吸收，通过NaOH溶液后的空气中不再含有二氧化碳，避免了空气中二氧化碳对测定结果的影响，防止测定的数据不准确；装置乙：浓硫酸具有吸水性，混合气体通过浓硫酸时，硫酸吸收气体中的水，避免水对测定结果的影响；
故填：吸收空气中的二氧化碳；吸收水分；
（3）分析坐标图可知：干燥管中增加的质量为22g，则生成的二氧化碳的质量为22g．
解：设样品中碳酸氢钠的质量为x
2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑  
 168                       88
  x                        22g
$\frac{168}{88}=\frac{x}{22g}$
x=42g               
$\frac{42g}{50g}×100%$=84%
答：样品中碳酸氢钠的质量分数为84%．

点评 本题综合考查了碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵的知识，回答问题时，可以依据课本已有的知识，灵活应用，所以同学们在平时的学习中要加强知识的理解与应用．