Question

15．已知NaHCO₃在270℃时完全分解为碳酸钠、水和二氧化碳，而Na₂CO₃受热不分解．现有某工厂生产出的一批NaHCO₃产品中混有少量的Na₂CO₃，某兴趣小组同学为了测定该产品中NaHCO₃的质量分数，设计了下列两种实验方案．
方案一：样品$\stackrel{稀硫酸}{→}$测定生成CO₂的质量．

（1）NaHCO₃俗称为小苏打，本实验采用如图所示的装置，C中盛放的物质是浓硫酸．
（2）若无装置E，在其他操作正确的情况下，不能（填“能”或“不能”）准确测定样品中NaHCO₃的质量分数．
（3）在其他操作正确的情况下，不能将分液漏斗中的稀硫酸改为稀盐酸的原因是盐酸具有挥发性，D中的碱石灰既吸收生成的CO₂，还会吸收挥发出的HCl气体，使测定结果偏大．
方案二：样品$\stackrel{加热}{→}$测定剩余固体质量
具体操作步骤如下：
①一只洁净的坩埚，称得质量为21.2克，再向其中加入样品，称得总质量为41.2克；
②加热盛有样品的坩埚；
③将坩埚充分冷却，称量坩埚和剩余固体的质量；
④多次重复步骤②和③至恒重，称得坩埚和剩余固体的总质量为35.0克．
（4）实验时需要重复“加热、冷却、称量”操作多次，其目的是使碳酸氢钠完全分解．
（5）根据题目中的信息，写出NaHCO₃完全分解的化学方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（6）根据题意，计算样品中NaHCO₃的质量分数．（请写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据NaHCO₃俗称为小苏打解答，根据碱石灰会吸收水分和二氧化碳进行分析；
（2）根据E的作用是防止空气中的水和二氧化碳进入D解答；
（3）根据碱石灰是碱性干燥剂，盐酸具有挥发性进行分析；
（4）根据实验时需要重复“加热、冷却、称量”操作多次，可以使碳酸氢钠完全分解进行分析；
（5）根据根据题目中的信息，写出NaHCO₃完全分解的化学方程式解答；
（6）根据实验过程中减少的质量是水和二氧化碳的质量进行分析．

解答 解：
（1）NaHCO₃俗称为小苏打；碱石灰会吸收水分和二氧化碳，实验在用碱石灰吸收二氧化碳之前，需要将气体干燥，C中盛放的物质是浓硫酸；
（2）E的作用是防止空气中的水和二氧化碳进入D，否则，若无装置E，在其他操作正确的情况下，不能准确测定样品中NaHCO₃的质量分数，使测定结果偏大；
（3）碱石灰是碱性干燥剂，盐酸具有挥发性，会对所测数据造成影响，所以不能准确测定样品中NaHCO₃的质量分数；
（4）实验时需要重复“加热、冷却、称量”操作多次，可以使碳酸氢钠完全分解；
（5）NaHCO₃完全分解的化学方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（6）实验过程中减少的质量是水和二氧化碳的质量，固体减少质量为：41.2g-35g=6.2g；
设样品中含有碳酸氢钠为x，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑  固体减少
 168                          62
  x                           6.2g
$\frac{168}{x}=\frac{62}{6.2g}$
x=16.8g
 样品中碳酸氢钠为：41.2g-21.2g=20g
 所以样品中NaHCO₃的质量分数为：$\frac{16.8g}{20g}$×100%=84%．
答案：
（1）小苏打； 浓硫酸；
（2）不能；
（3）盐酸具有挥发性，D中的碱石灰既吸收生成的CO₂，还会吸收挥发出的HCl气体，使测定结果偏大；
（4）使碳酸氢钠完全分解；
（5）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（6）样品中NaHCO₃的质量分数为84%．

点评 本题考查了碳酸钠的性质以及有关的计算，完成此题，可以依据已有的知识进行．