Question

13．碳酸鈉（Na₂CO₃）和碳酸氫鈉（NaHCO₃）為常見的兩種化合物，其中碳酸鈉最為重要，在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用．在生活中，碳酸氫鈉是常用的發(fā)酵劑的主要成分．
Ⅰ．（1）碳酸鈉和碳酸氫鈉中陰離子對(duì)應(yīng)的酸都是H₂CO₃（填化學(xué)式）
（2）碳酸氫鈉在醫(yī)療上用作治療胃酸過多，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．
Ⅱ．某天然堿中可能含有碳酸鈉和碳酸氫鈉，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)探究其組成．請(qǐng)分析其過程完成填空． 

在老師的指導(dǎo)下采用了圖1所示裝置用小蘇打和純堿做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中小試管內(nèi)沾有無水硫酸銅粉末的棉花球變成藍(lán)色，a燒杯中石灰水無明顯現(xiàn)象，b燒杯中石灰水了現(xiàn)白色渾濁．試回答：①結(jié)論：碳酸氫鈉（填“碳酸鈉”或“碳酸氫鈉”）受熱分解出水和CO₂等物質(zhì)；②寫出b燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
同學(xué)們還查閱到如下資料：
（1）2NaHCO₃+Ca（OH）₂=Na₂CO₃+CaCO₃↓+H₂O
（2）Ca（HCO₃）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaHCO₃
（3）CaCl₂稀溶液與NaHCO₃稀溶液混合無沉淀、與Na₂CO₃稀溶液混合有沉淀
【假設(shè)猜想】
假設(shè)一：天然堿成分為碳酸氫鈉；
假設(shè)二：天然堿成分為碳酸鈉；
假設(shè)三：天然堿成分為碳酸氫鈉和碳酸鈉．
【實(shí)驗(yàn)方案】
方案一：取一定量樣品直接加熱，再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)上述三種假設(shè)的每一種是否成立都能進(jìn)行判斷．請(qǐng)?jiān)u價(jià)這種方案是否合理否（填“是”或“否”），理由是只能得出是否含有碳酸氫鈉或碳酸鈉，不能判斷是否同時(shí)含有碳酸氫鈉和碳酸鈉．
方案二：
可選藥品：NaOH溶液     稀鹽酸     Ca（OH）₂溶液     CaCl₂溶液

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
操作一：取天然堿樣品少量溶于足量水后，加入過量的CaCl2稀溶液（如果操作一有沉淀，則進(jìn)行操作二）	無沉淀出現(xiàn)	假設(shè)一成立
操作二：待操作一中反應(yīng)充分后過濾，并在濾液中加入過量的Ca（OH）2溶液，觀察．	無沉淀出現(xiàn)	假設(shè)二成立
	產(chǎn)生白色沉淀	假設(shè)三成立

Ⅲ．為測(cè)定天然堿中的成分，小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）按圖組裝儀器，將52.5g試樣放入錐形瓶中，打開活塞B，從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣；
（2）準(zhǔn)確稱量干燥管的質(zhì)量后再次連接好裝置；
（3）關(guān)閉活塞B，打開分液漏斗的活塞和上面的塞子，加入足量某酸溶液；
（4）待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開活塞B，再次從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變；
（5）再次稱量干燥管的質(zhì)量；并繪制干燥管增加的質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系圖2、圖3（見圖）；
討論：
①步驟（1）加入樣品前還應(yīng)檢查裝置的氣密性，所加的酸溶液最好是稀硫酸．
②裝置甲的作用是吸收空氣中的二氧化碳；裝置乙的作用是吸收二氧化碳中混有的水蒸氣．第（4）步再次從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣的作用是使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
③請(qǐng)利用有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算試樣中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）碳酸鈉和碳酸氫鈉中陰離子對(duì)應(yīng)的酸都是碳酸；
（2）碳酸氫鈉能和胃酸中的稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
Ⅱ．碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水；
【假設(shè)猜想】
天然堿成分可能是碳酸氫鈉，也可能是碳酸鈉，或碳酸氫鈉和碳酸鈉；
【實(shí)驗(yàn)方案】
如果澄清石灰水不能變渾濁，說明是碳酸鈉，如果澄清石灰水變渾濁，說明是碳酸氫鈉，或碳酸氫鈉和碳酸鈉；
為了防止實(shí)驗(yàn)裝置漏氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)該檢查裝置的氣密性；
稀硫酸不具有揮發(fā)性；
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳；
濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥二氧化碳?xì)怏w；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算試樣中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）碳酸鈉和碳酸氫鈉中陰離子對(duì)應(yīng)的酸都是H₂CO₃；
（2）碳酸氫鈉在醫(yī)療上用作治療胃酸過多，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．
故填：H₂CO₃；NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．
Ⅱ．①結(jié)論：碳酸氫鈉受熱分解出水和CO₂等物質(zhì)；
②b燒杯中，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
故填：碳酸氫鈉；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
【假設(shè)猜想】
天然堿成分可能是碳酸氫鈉，也可能是碳酸鈉，或碳酸氫鈉和碳酸鈉．
故填：碳酸氫鈉和碳酸鈉．
【實(shí)驗(yàn)方案】
方案一：這種方案不合理，理由是：如果澄清石灰水不能變渾濁，說明是碳酸鈉，如果澄清石灰水變渾濁，說明是碳酸氫鈉，或碳酸氫鈉和碳酸鈉，即只能得出是否含有碳酸氫鈉或碳酸鈉，不能判斷是否同時(shí)含有碳酸氫鈉和碳酸鈉．
故填：否；只能得出是否含有碳酸氫鈉或碳酸鈉，不能判斷是否同時(shí)含有碳酸氫鈉和碳酸鈉．
方案二：操作一：取天然堿樣品少量溶于足量水后，加入過量的 CaCl₂稀溶液，無沉淀出現(xiàn)，假設(shè)一成立；
操作二：待操作一中反應(yīng)充分后過濾，并在濾液中加入過量的 Ca（OH）₂溶液，如果不產(chǎn)生沉淀，說明假設(shè)二成立；
如果產(chǎn)生白色沉淀，說明假設(shè)三成立．
故填：CaCl₂稀溶液；Ca（OH）₂溶液；無沉淀出現(xiàn)；產(chǎn)生白色沉淀．
Ⅲ．①步驟（1）加入樣品前還應(yīng)檢查裝置的氣密性，所加的酸溶液最好是稀硫酸．
故填：檢查裝置的氣密性；稀硫酸．
②裝置甲的作用是吸收空氣中的二氧化碳；
裝置乙的作用是吸收二氧化碳中混有的水蒸氣；
第（4）步再次從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣的作用是使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
故填：吸收空氣中的二氧化碳；吸收二氧化碳中混有的水蒸氣；使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收．
③設(shè)碳酸氫鈉的質(zhì)量為x，反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為y，
由圖中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為22g，
NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，
  84                 44     106                   44
  x                  y    52.5g-x               22g-y
$\frac{84}{44}$=$\frac{x}{y}$，$\frac{106}{44}$=$\frac{52.5g-x}{22g-y}$，
x=1.9g，
則碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.9g}{52.5g}$×100%=3.6%，
答：試樣中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是3.6%．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．