Question

17．
有一包NaHCO₃和KHCO₃的混合物樣品．某研究性學(xué)習(xí)小組對其進行了如下探究，請按要求完成下列探究報告．
【探究目的】實驗測定樣品中NaHCO₃和KHCO₃物質(zhì)的量之比．
【探究思路】設(shè)計實驗測量有關(guān)反應(yīng)物和生成物的量，并通過計算確定樣品中NaHCO₃和KHCO₃物質(zhì)的量之比．
【實驗探究】實驗裝置如圖甲所示．將一定質(zhì)量的混合物樣品加入錐形瓶中，用針筒a注入一定體積的稀硫酸充分反應(yīng)，再用針筒b收集生成氣體的體積（忽略針筒管壁間的摩擦）．
（1）如果往錐形瓶中注入的稀硫酸的體積為V₁mL，充分反應(yīng)后，針筒b中氣體的讀數(shù)為V₂mL，則反應(yīng)中生成的CO₂氣體體積為V₂-V₁mL．寫出錐形瓶中反應(yīng)的離子方程式HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑．
【結(jié)果處理】錐形瓶中放有混合均勻的NaHCO₃和KHCO₃的樣品3.6g，向錐形瓶中滴入一定量的稀硫酸，生成的氣體體積（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）與加入的稀硫酸的體積關(guān)系如圖乙所示：
（2）實驗所用稀硫酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是1 mol/L．
（3）樣品中NaHCO₃和KHCO3物質(zhì)的量之比為5：3．
【拓展探究】某同學(xué)設(shè)計了另一種方案，其操作流程如圖丙：
（4）在轉(zhuǎn)移溶液時，如果溶液轉(zhuǎn)移不完全，則測得的混合物中NaHCO₃和KHCO₃物質(zhì)的量之比偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 實驗探究：（1）題目給出了相對復(fù)雜的解題信息，給出了一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)，但是如果認(rèn)真提煉會發(fā)現(xiàn)第一問其實生成的二氧化碳的體積，由于在密閉體系中注入V₁mL的硫酸，導(dǎo)致此時注射器中也應(yīng)該為V₁mL才能維持內(nèi)部壓強相等，所以后來生成的氣體會導(dǎo)致體積在V₁mL的基礎(chǔ)上增大（硫酸消耗引起的體積變化可以忽略不計），所以二氧化碳的體積為兩者的差；錐形瓶中發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉、碳酸氫鉀與稀硫酸的反應(yīng)；
結(jié)果處理：（2）根據(jù)圖象及反應(yīng)方程式計算出硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）設(shè)出二者物質(zhì)的量，然后根據(jù)生成的總的二氧化碳的物質(zhì)的量及碳酸氫鈉和碳酸氫鉀的質(zhì)量列式計算即可；
拓展處理：（4）在轉(zhuǎn)移溶液時，如果溶液轉(zhuǎn)移不完全，會導(dǎo)致最后一步處理的質(zhì)量減小，計算出碳酸氫鈉的物質(zhì)的量偏小，碳酸氫鉀的物質(zhì)的量偏大，比值會偏�。�

解答 解：實驗探究：（1）由于在密閉體系中注入V₁mL的硫酸，導(dǎo)致此時注射器中也應(yīng)該為V₁mL才能維持內(nèi)部壓強相等，所以后來生成的氣體會導(dǎo)致體積在V₁mL的基礎(chǔ)上增大（硫酸消耗引起的體積變化可以忽略不計），所以二氧化碳的體積為兩者的差，即V₂-V₁mL，錐形瓶中發(fā)生的反應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，
故答案為：V₂-V₁；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
結(jié)果處理：（2）設(shè)硫酸溶液的體積為濃度為xmol/L，由圖象可知，消耗硫酸20mL，生成標(biāo)況下的二氧化碳體積896mL，二氧化碳的物質(zhì)的量為：$\frac{0.896}{22.4}$mol=0.04mol，
根據(jù)反應(yīng)：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂
                1mol       1mol
               2x×0.02    0.04
列式：1mol×0.04=2x×0.02×1mol
解得x=1mol/L，
故答案為：1；
（3）設(shè)碳酸氫鈉物質(zhì)的量為xmol，碳酸氫鉀物質(zhì)的量為y，
根據(jù)二氧化碳物質(zhì)的量列式：x+y=0.04，
根據(jù)質(zhì)量關(guān)系列式：84x+100y=3.6
解得：x=0.025，y=0.015，
x：y=0.025：0.015=5：3，
故答案為：5：3；
拓展探究：（4）如果在轉(zhuǎn)移溶液時，如果溶液轉(zhuǎn)移不完全，最后稱量的固體（NaCl、KCl）質(zhì)量偏小，設(shè)最后稱量的質(zhì)量為n，原樣品的質(zhì)量為m、樣品中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為xmol、碳酸氫鉀的物質(zhì)的量為ymol，
則：$\left\{\begin{array}{l}{84x+100y=m}\\{58.5x+74.5y=n}\end{array}\right.$，整理得：x=$\frac{74.5m-100n}{84×74.5-58.5×100}$，由于n值比實際值小，所以x值偏大，即碳酸氫鈉的物質(zhì)的量偏大，碳酸氫鉀的物質(zhì)的量偏偏小，二者物質(zhì)的量比值會偏大，
故答案為：偏大．

點評 本題主要考查了測定樣品中NaHCO₃和KHCO₃物質(zhì)的量之比的方法，涉及了關(guān)于化學(xué)式的一些計算，難度不大，要加強理解記憶．