Question

15．同学们对制作糕点常用膨松剂Na₂CO₃或NaHCO₃进行了下列探究．
【查阅资料】

20℃	8%Na2CO3溶液	8%NaHCO3溶液
pH	10.6	8.0

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

【探究一】NaHCO₃和Na₂CO₃性质差异的探究
（1）现有20℃时溶质质量分数为8%的Na₂CO₃和NaHCO₃溶液
酸碱性：取样于试管中，分别滴加紫色石蕊试液，均显蓝色；
酸碱度：NaHCO₃溶液＜Na₂CO₃溶液（填“＞”或”“＜”）．
（2）稳定性：按图1，实验中可观察乙烧杯中的石灰水变浑浊，对应试管中发生反应的化学方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
结论：在受热条件下，碳酸钠比碳酸氢钠稳定性强（填“强”或“弱”）．
（3）利用溶解度鉴别NaHCO₃和Na₂CO₃：分别取Xg两种固体粉末加入20℃，10g水中充分溶解，通过观察溶解现象来区分，X可以是下列的A．（选填A、B或C）
A．2g      B．0.96g      C．0.5g
【问题讨论】
（4）实验结束时，应先B（选填A或B）．
A．熄灭酒精灯   B．将甲、乙烧杯移开
（5）甲认为探究稳定性实验中，由于受热时两物质温度不同，不能得到（2）中的结论，经对装置设计讨论后一致认为可以得到上述结论，理由是加热时碳酸钠的温度比碳酸氢钠温度高．
【探究二】测定NaHCO₃和Na₂CO₃混合物10.0g中NaHCO₃的质量分数（图2，夹持装置略）

【问题讨论】
（6）实验前先通一段时间的空气的目的是排尽装置内的空气（或二氧化碳）；
（7）A的作用是吸收鼓入空气中的二氧化碳，若没有装置E，NaHCO₃的质量分数测定结果会偏大（填“偏大”、“不变”或“偏小”）．
（8）停止加热后，仍继续通入空气一段时间，目的是使反应生成的二氧化碳全部被D吸收．
【含量测定】
（9）测得装置D的质量实验前为122.2g，实验后为124.4g，计算该样品中NaHCO₃的质量分数．（要有计算过程）
【知识拓展】
（10）向Na₂CO₃溶液中通入CO₂气体可以生成NaHCO₃，该反应的化学反应方程式为：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．

Answer 1

分析 【探究一】
（1）根据溶液pH值分析酸碱性解答；据测定溶液酸碱度的方法以及溶液的酸碱度与酸碱性的关系来分析；
（2）根据碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、水和二氧化碳来分析；
（3）根据20℃时碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度来分析；
【问题讨论】
（4）根据实验结束时，为防止烧杯中的水到吸入试管，将试管炸裂，应先将甲、乙烧杯移开解答；
（5）根据加热时碳酸钠的温度比碳酸氢钠温度高解答；
【探究二】
（6）根据实验前先通一段时间的空气的目的是排尽装置内的空气（或二氧化碳）解答；
（7）根据空气经过装置A时，其中的二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，若没有此装置，则装置D增重偏大，认为生成的二氧化碳质量偏大解答；
（8）根据停止加热后，仍继续通入空气一段时间，目的是使反应生成的二氧化碳全部被D吸收解答；
【含量测定】
（9）根据反应前后固体减少的质量为生成的二氧化碳的质量，利用反应的化学方程计算解答；
（10）根据反应原理写出反应的化学方程式解答．

解答 解：
【探究一】（1）根据溶液pH值可知：Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液显碱性，滴加紫色石蕊试液，均蓝色；溶液的碱性越强，pH越大，NaHCO₃溶液＜Na₂CO₃溶液；
（2）碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、水和二氧化碳，试管中发生反应的化学方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；在受热条件下，碳酸钠比碳酸氢钠稳定性强；
（3）20℃时碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度分别为21.5g和9.6g，那么在该温度下，10g水中最多溶解2.15g碳酸钠达到饱和，最多溶解0.96g碳酸氢钠达到饱和，因此可分别加入2g固体，充分搅拌后，若完全溶解则为碳酸钠，若不能完全溶解则为碳酸氢钠；故填：A；
【问题讨论】
（4）实验结束时，为防止烧杯中的水到吸入试管，将试管炸裂，应先将甲、乙烧杯移开；
（5）甲认为探究稳定性实验中，由于受热时两物质温度不同，不能得到（2）中的结论，经对装置设计讨论后一致认为可以得到上述结论，理由是加热时碳酸钠的温度比碳酸氢钠温度高；
【探究二】
（6）实验前先通一段时间的空气的目的是排尽装置内的空气（或二氧化碳）；
（7）气经过装置A时，其中的二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，若没有此装置，则装置D增重偏大，认为生成的二氧化碳质量偏大；造成测定结果偏大；
（8）停止加热后，仍继续通入空气一段时间，目的是使反应生成的二氧化碳全部被D吸收；
【含量测定】
（9）设10.0g样品中含碳酸氢钠的质量x
2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑     
168                   44
x                   124.4g-122.2g
$\frac{168}{x}=\frac{44}{124.4g-122.2g}$                
x=8.4g     
该样品中碳酸氢钠的质量分数为$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%
（10）向Na₂CO₃溶液中通入CO₂气体可以生成NaHCO₃，该反应的化学反应方程式为：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃
答案：
【探究一】
（1）蓝色；＜
（2）2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；   强；
（3）A；
【问题讨论】
（4）B
（5）加热时碳酸钠的温度比碳酸氢钠温度高
【探究二】
【问题讨论】
（6）排尽装置内的空气（或二氧化碳）；
（7）吸收鼓入空气中的二氧化碳，偏大
（8）使反应生成的二氧化碳全部被D吸收．
【含量测定】
（9）解：设10.0g样品中含碳酸氢钠的质量X
2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑     
168                44
x                 124.4g-122.2g
$\frac{168}{x}=\frac{44}{124.4g-122.2g}$
x=8.4g     
该样品中碳酸氢钠的质量分数为8.4g/10.0g×100%=84%
【知识拓展】
（10）Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃

点评 本题考查碳酸氢钠含量的测定实验，为高频考点，把握实验装置的作用及实验目的为解答的关键，侧重分析、计算及实验能力的综合考查，题目难度中等．