Question

1．某學(xué)習(xí)小組利用如圖1裝置進(jìn)行CO₂與飽和NaCO₃溶液反應(yīng)制備NaHCO₃實(shí)驗(yàn)

（1）選取必要的實(shí)驗(yàn)裝置，正確的連接順序?yàn)棰邰佗冢ㄌ钚蛱?hào)）
（2）為確定制得的固體樣品是純凈的NaHCO₃小組同學(xué)提出下列實(shí)驗(yàn)方案：
甲方案：將樣品溶液與飽和澄清石灰水反應(yīng)，觀察現(xiàn)象．
乙方案：將樣品溶液與BaCl₂觀察現(xiàn)象．
丙方案：測(cè)定PH法
丁方案：熱重分析法
①判定甲方案不可行（填“可行”或“不可行”）
②為判斷乙方案的可行性，某同學(xué)用分析純的NaHCO₃配制的溶液，與BaCL₂溶液等
體積混合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下．

NaHCO3溶液 BaCl2濃度	0.2mol•L-1	0.1mol•L-1	0.02mol•L-1
0.2mol•L-1	渾濁	渾濁	少許渾濁
0.1mol•L-1	渾濁	少許渾濁	無現(xiàn)象
0.02mol•L-1	少許渾濁	無現(xiàn)象	無現(xiàn)象

（Ⅰ）此實(shí)驗(yàn)巳可說明乙方案是不可行的．請(qǐng)結(jié)合以下數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算說明產(chǎn)生渾濁的原因．答：Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9．[已知：0.1mol•L^-1NaHC0₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011mol•L^-1，Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9]
（Ⅱ）產(chǎn)生渾濁的離子方程式為Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
③使用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定的丙方案是取等質(zhì)量的固體樣品和分析純NaHC0₃樣品分別溶解于等量的水中，分別用pH計(jì)測(cè)pH．
④進(jìn)行丁方案實(shí)驗(yàn)，測(cè)得樣品在不同升溫速率下的熱重曲線如圖2．請(qǐng)?zhí)羁眨?br />（Ⅰ）樣品的純度為100%．
（Ⅱ）升溫速率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有（填“有較大”、“有較小”或“沒有”）影響．

Answer 1

分析 （1）鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w和氯化鈣，其中鹽酸易揮發(fā)，要除去二氧化碳中的氯化氫，據(jù)此選擇儀器；
（2）①飽和澄清石灰水與碳酸鈉和碳酸氫鈉均能反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，據(jù)此解答；
②計(jì)算此時(shí)溶液中鋇離子濃度與碳酸根濃度的乘積與該溫度下碳酸鋇的溶度積常數(shù)比較即可；
③取用實(shí)驗(yàn)室中分析純與樣品進(jìn)行pH的測(cè)算比較即可；
④發(fā)生2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，由圖中所給數(shù)據(jù)可知剩余固體為6.3g，計(jì)算固體質(zhì)量減少量，依據(jù)圖象可知溫度升高對(duì)剩余固體的質(zhì)量無影響．

解答 解：（1）③為發(fā)生裝置，鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w和氯化鈣，其中鹽酸易揮發(fā)，故應(yīng)先選取碳酸氫鈉除去混合氣體中的HCl，故儀器連接順序?yàn)椋孩邰佗�，故答案為：③①②�?br />（2）①飽和澄清石灰水與碳酸鈉和碳酸氫鈉均能反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，故甲方案不可行，故答案為：不可行；
②（i）兩種溶液等體積混合后，溶液中鋇離子濃度=$\frac{0.2mol/L}{2}$=0.1mol/L，0.1 mol•L^-1 NaHC0₃溶液電離出的c（CO₃^2-）為0.0011 mol•L^-1，故Q=Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9，故會(huì)產(chǎn)生沉淀，
故答案為：Q=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10^-4＞5.1×10^-9；
（ii）鋇離子與碳酸氫鈉電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸鋇沉淀，從而促進(jìn)了碳酸氫根的電離，使其向生成碳酸根和氫離子的方向移動(dòng)，故離子反應(yīng)方程式為：Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案為：Ba²⁺+2HCO₃^-=BaCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
③丙方案為測(cè)定pH法，由于碳酸氫鈉屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，故利用準(zhǔn)確度較高的pH計(jì)進(jìn)行樣品的pH值，然后測(cè)量分析純NaHC0₃的pH值，最后比較即可，故答案為：取等質(zhì)量的固體樣品和分析純NaHC0₃樣品分別溶解于等量的水中，分別用pH計(jì)測(cè)pH；
④（i）碳酸氫鈉不穩(wěn)定，加熱易分解，方程式為2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，即
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
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10g        x，解x=6.30g，
即理論上碳酸氫鈉每有10g分解應(yīng)生成6.3g固體，故由圖可知10g樣品分解恰好生成固體為6.3g，故此樣品純度為：$\frac{6.3g}{6.3g}$×100%=100%，故答案為：100%；
（ii）由圖可知，溫度升高，不影響固體物質(zhì)的產(chǎn)量，升溫速率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響，故答案為：沒有．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查的是物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)，混合物的測(cè)定，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，難度較大，熟練掌握碳酸氫鈉的性質(zhì)以及其熱分解原理是解決本題的關(guān)鍵．