Question

14．“套管实验”是将一支较小的玻璃仪器装入另外一个玻璃仪器中，经组装来完成原来需要更多仪器进行的实验，因其具有许多优点，被广泛应用于化学实验中，如图1实验为“套管实验”，小试管内塞有沾有无水硫酸铜粉末的棉花糖．请观察实验装置，分析实验原理．

回答下列问题：
（1）该实验的目的是探究（或证明）碳酸氢钠不稳定，受热易分成解产生CO₂和H₂O，而碳酸钠稳定．
（2）该实验的现象是棉花糖上的粉末变蓝、B中澄清石灰水变浑浊，B中发生反应的离子方程式是Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）一段时间后结束实验，待装置冷却，取出小试管中固体溶于水，然后滴加1mol/L盐酸，产生CO₂的量与盐酸的量的关系如图2所示，其中合理的是B、C．
（4）取10.0g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物充分进行加热，将生成的CO₂气体通入足量澄清石灰水中完全吸收，测得生成沉淀4.0g，则原混合物中碳酸钠的质量分数为32.8%．

Answer 1

分析 （1）碳酸氢钠受热易分解，小试管中为碳酸氢钠，说明温度低时可分解；
（2）碳酸氢钠分解生成二氧化碳，二氧化碳使石灰水变浑浊；
（3）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，则加热一段时间后固体为Na₂CO₃或Na₂CO₃、NaHCO₃，结合NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O、Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O及图象解答；
（4）发生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O、Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，可知2NaHCO₃～CaCO₃，以此计算．

解答 解：（1）碳酸氢钠受热易分解，小试管中为碳酸氢钠，说明温度低时可分解，而碳酸钠受热温度高，碳酸钠不分解，所以该实验的目的是探究（或证明）碳酸氢钠不稳定，受热易分成解产生CO₂和H₂O，而碳酸钠稳定，
故答案为：探究（或证明）碳酸氢钠不稳定，受热易分成解产生CO₂和H₂O，而碳酸钠稳定；
（2）碳酸氢钠分解生成二氧化碳，棉花糖上的粉末变蓝，B中澄清石灰水变浑浊，B中离子反应为Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，
故答案为：棉花糖上的粉末变蓝、B中澄清石灰水变浑浊；Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，则加热一段时间后固体为Na₂CO₃或Na₂CO₃、NaHCO₃，
若完全分解，只有碳酸钠，由Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃、NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O可知，开始不生成气体，且生成气体和不生成气体时消耗酸相同，图象C符合；
若部分分解，则固体为Na₂CO₃、NaHCO₃，由NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O、Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O可知，开始不生成气体，但生成气体消耗的酸大于不生成气体时消耗的酸，图象B符合，
故答案为：B、C；
（4）发生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O、Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，可知2NaHCO₃～CaCO₃，n（CaCO₃）=$\frac{4.0g}{100g/mol}$=0.04mol，则n（NaHCO₃）=0.08mol，则原混合物中碳酸钠的质量分数为$\frac{10.0g-84g/mol×0.08mol}{10.0g}$×100%=32.8%，故答案为：32.8%．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，把握碳酸氢钠的不稳定性及实验装置的作用为解答的关键，注意（3）中固体成分、发生的反应及图象关系为解答的难点，题目难度中等．