10.制作糕点常用Na
2CO
3或NaHCO
3作膨松剂,我校化学兴趣小组的同学根据Na
2CO
3和NaHCO
3的性质进行了一系列探究.
【查阅资料】
(1)溶解度比较:
溶解度 | 10℃ | 20℃ | 30℃ | 40℃ |
Na2CO3 | 12.5g | 21.5g | 39.7g | 49.0g |
NaHCO3 | 8.1g | 9.6g | 11.1g | 12.7g |
(2)已知碳酸氢钠在270℃左右就能分解为碳酸钠、水和二氧化碳,而碳酸钠受热不分解.
(3)常温下,浓度相同的Na
2 CO
3溶液比NaHCO
3溶液的碱性强.
【探究一】NaHCO
3和Na
2CO溶解度差异的探究.
小方同学分别取xg两种固体粉末加入20℃10g水中充分溶解,通过观察现象区分出碳酸钠和碳酸氢钠,x可能是A.
A.2 B.0.96 C.0.5 D.3
【探究二】Na
2CO
3和NaHCO
3鉴别探究
【猜想与假设】
(1)甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(3)乙同学认为固体Na
2CO
3、NaHCO
3可用加热的方法鉴别.
【实验探究】(1)甲同学在两支分别盛有少量Na
2CO
3、NaHCO
3溶液的试管中,各加入澄清石灰水,观察到两支试管中的现象相同,均产生了白色沉淀,实验结果与猜想不一致,即不能用澄清石灰水鉴别Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(3)乙同学分别取了一定量的Na
2CO
3、NaHCO
3固体于大试管中加热(如图(一)所示):①加热Na
2CO
3时,开始即见小试管中有少量气泡产生,继续加热,气泡逐渐减少,未见澄清石灰水变浑浊,
②加热NaHCO
3时,丙同学观察到实验现象与①不同,证实了自己的猜想是合理的.
【问题讨论】
(1)小组同学对上述实验展开了讨论,对甲同学的两个实验进行了比较,并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因(如图(二)1、图(二)2).请写出Na
2CO
3与澄清石灰水发生反应的化学方程式Ca(OH)
2+Na
2CO
3=CaCO
3↓+2NaOH;写出NaHCO
3与澄清石灰水混合时参与反应的离子:Ca
2+、HC${{O}_{3}}^{-}$、OH
+.
【探究三】测定某Na
2CO
3和NaHCO
3混合物中NaHCO
3的质量分数
【方案一】称取一定质量样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算.
(1)坩埚中发生反应的化学方程式为:2NaHCO
3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑;
(2)实验中,需加热至恒重的目的是保证NaHCO
3全部分解.
【方案二】利用如图(三)装置进行实验,装置B中放有样品(整套装置气密性良好,各装置中气体吸收剂足量).
【实验步骤】
(1)检查装置的气密性;(2)称取样品10g,加到装置B中;(3)称量装置B、C、D的质量(含药品);(4)连接装置;(5)加热;(6)停止加热继续通入空气;(7)再次称量装置B、C、D的质量(含药品).【数据记录】
| 装置B | 装置C | 装置D |
实验前物质的质量/g | 180.0 | 200.0 | 122.2 |
实验后物质的质量/g | 176.9 | 201.5 | 124.8 |
【问题回答】
①如图装置C的作用是吸收水蒸气,装置C中一个明显的错误是右侧导管伸入液面以下.
②实验过程中必须向装置内通入空气,装置A中发生反应的化学方程式为2NaOH+CO
2=Na
2CO
3+H
2O.若没有装置A,造成测定结果偏大(填“偏大”“不变”或“偏小”)
【讨论分析】
小红同学认为,表格中三组数据都可以计算该样品中NaHCO
3的质量分数,但小张认为不能用C装置的质量变化来计算,其理由是装置A中逸出的水蒸气会进入装置C中;改进方法:在装置A、B之间增加一个浓硫酸的干燥装置.小王又认为用装置D的质量差会偏大而影响计算,应增加一个操作:连接D装置前,缓缓鼓入空气,目的是排尽装置内的二氧化碳气体.
【数据处理】经过反复讨论,大家一致赞成应该利用表格中的装置B的质量变化进行计算NaHCO
3和Na
2CO
3混合物中NaHCO
3的质量分数84%.
【拓展应用】固体Na
2CO
3中混有少量NaHCO
3,可通过加热方法除去.