Question

小苏打长期放置在空气中会变质（部分转变为Na₂CO₃），某研究小组测定某小苏打样品中NaHCO₃的质量分数，设计如下实验方案：
Ⅰ．热分解法
利用图1装置，充分加热小苏打样品．
（1）仪器a的名称为

 

．
（2）在实验过程中，需要测量的实验数据有：
①仪器a的质量；  ②

 

 ③

 

Ⅱ．测量气体的体积法
利用图2装置，测定反应生成气体的体积．
（1）组装好仪器后，首先进行的操作为

 

．
（2）导管g的作用为

 

．
（3）为了减少实验误差，B、C中最好利用

 

溶液代替水．
（4）待反应结束，气体冷却至室温后，利用图2所示装置读取气体体积时，应注意的事项有：①

 

；②

 

．
（5）若所取样品的质量为mg，反应前测定滴管C的读数为V₁mL，反应结束后滴管C的读数为V₂mL，则测定样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之和为

 

（气体的体积均已换算为标准状况下体积）．
Ⅲ．其他方案讨论
测定该小苏打样品中的NaHCO₃的质量分数，还可采用的方案有

 

（填选项字母）．
A．x g样品与足量稀盐酸充分反应，加热，蒸干、灼烧．得到固体y g
B．x g样品与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，碱石灰增重y g
C．x g样品与足量Ba（OH）₂溶液充分反应、过滤、洗涤、烘干，得到固体y g．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,化学方程式的有关计算,探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质

专题：实验设计题

分析：Ⅰ（1）该仪器名称是坩埚；
（2）采用热分解法测定碳酸氢钠质量分数时要测定坩埚质量、加热前坩埚和样品质量、加热后坩埚和残留物的质量；
Ⅱ（1）连接后仪器后在实验前要检查装置气密性；
（2）g的作用有平衡气压、减少误差的作用；
（3）二氧化碳能溶于水，但难溶于饱和碳酸氢钠溶液，从而减少误差；
（4）读数时，B、C两管液面相平、视线与液面最低处相平；
（5）CO₂气体体积=（V₁-V₂）mL，则n（CO₂）=

(V1-V2)×10-3L

22.4L/mol

，根据C原子守恒计算NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之和；
Ⅲ（6）A．最终得到固体成分是NaCl，根据Na原子守恒计算碳酸氢钠；
B．碱石灰能吸收水蒸气和二氧化碳气体；
C．最终得到固体为碳酸钡，根据C原子守恒计算碳酸氢钠．

解答： 解：Ⅰ（1）该仪器名称是坩埚，故答案为：坩埚；
（2）采用热分解法测定碳酸氢钠质量分数时要测定坩埚质量、加热前坩埚和样品质量、加热后坩埚和残留物的质量，利用质量差进行计算，所以②加热前，仪器a和样品的总质量；③加热冷却后，仪器a和残留物的总质量，
故答案为：②加热前，仪器a和样品的总质量；③加热冷却后，仪器a和残留物的总质量；
Ⅱ（1）连接后仪器后在实验前要检查装置气密性，否则可能导致实验失败，故答案为：检查装置的气密性；
（2）①平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下，否则稀硫酸不易流下；②滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的体积误差，而使测量更准确，
故答案为：①平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；②滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的体积误差；
（3）二氧化碳能溶于水，但难溶于饱和碳酸氢钠溶液，从而减少误差，所以可以用饱和碳酸氢钠代替水，故答案为：饱和NaHCO₃；
（4）读数时，B、C两管液面相平、视线与液面最低处相平，否则易产生误差，导致计算结果有误差，故答案为：读数时应上下移动C管，使B、C两管液面相平；视线与液面最低处相平；
（5）CO₂气体体积=（V₁-V₂）mL，则n（CO₂）=

(V1-V2)×10-3L

22.4L/mol

，根据C原子守恒得n（NaHCO₃）+n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=

(V1-V2)×10-3L

22.4L/mol

=

V1-V2

22400

mol，故答案为：

V1-V2

22400

mol；
Ⅲ（6）A．最终得到固体成分是NaCl，根据Na原子守恒计算碳酸氢钠质量，从而计算碳酸氢钠质量分数，故正确；
B．碱石灰能吸收水蒸气和二氧化碳气体，所以碱金属增加的质量不仅仅是二氧化碳，所以无法计算碳酸氢钠质量，导致无法计算碳酸氢钠质量分数，故错误；
C．最终得到固体为碳酸钡，根据C原子守恒计算碳酸氢钠质量，从而计算碳酸氢钠质量分数，故正确；
故选AC．

点评：本题采用多种方法测定碳酸氢钠质量分数，同时考查学生基本实验操作、实验分析、计算能力、对比能力等，明确实验原理是解本题关键，注意滴定管刻度遵循“上小下大”原则，难点是分析导管g的作用，题目难度中等．