Question

17．某中学研究性学习小组为探究碳酸钠和碳酸氢钠两种物质的某些性质、进行了如下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示：

（1）若用实验Ⅳ来验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是NaHCO₃，现象是右边试管中的石灰水不变浑浊，而左边试管中的石灰水变浑浊．
（2）若用实验来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种固体，能达到实验目的是（填装置序号）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ．
（3）为测定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中Na₂CO₃质量分数，采用实验Ⅲ进行实验，取a克混合物充分加热，最后减重b克，则碳酸钠的质量分数为$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$（用含有a、b的数学式表示）．

Answer 1

分析 （1）试管A中温度高、试管B中温度低，将碳酸氢钠放在试管低的试管中，如果碳酸氢钠分解了而碳酸钠没有分解，据此可以证明碳酸钠的稳定性大于碳酸氢钠；试管A连接的是右边的小试管，试管B连接的是左边的小试管，澄清石灰水变浑浊，证明对应的物质稳定性小；
（2）根据实验现象是否有明显区别进行判断；
（3）取a克混合物充分加热，最后减重b克，发生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，结合方程式计算．

解答 解：（1）给碳酸钠直接加热，碳酸氢钠不直接加热，不直接加热的碳酸氢钠能分解而直接加热的碳酸钠不分解更能说明碳酸氢钠不稳定；当右边试管中的石灰水不变浑浊，而左边试管中的石灰水变浑浊，说明碳酸钠比碳酸氢钠稳定，
故答案为：NaHCO₃；右边试管中的石灰水不变浑浊，而左边试管中的石灰水变浑浊；
（2）无论碳酸钠还是碳酸氢钠都能和盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故Ⅰ无法鉴别；而Ⅱ利用等质量的碳酸钠、碳酸氢钠产生的二氧化碳的体积不同可以鉴别，Ⅲ可以通过分别加热碳酸钠、碳酸钠，根据澄清石灰水是否变浑浊鉴别、Ⅳ根据澄清石灰水是否变浑浊鉴别二者，所以能够达到实验目的是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；
故答案为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；
（3）加热过程中碳酸钠不变，碳酸氢钠分解，反应的方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，反应前后固体质量变化为：bg，
则2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑   减少的固体质量△m
    168      106                      62
  m（NaHCO₃）                          bg
 m（NaHCO₃）=$\frac{168b}{62}$g=$\frac{84b}{31}$g，
则碳酸钠的质量分数为$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$，
故答案为：$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$．

点评 该题考查碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较，是高考中的常见题型，属于中等难度试题的考查．该题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和应试能力．