Question

一化学研究性学习小组对某Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液（以下简称“样品溶液”）的组成进行探究．请按要求完成下列研究报告．
【资料获悉】36.5%的浓盐酸的密度为1.19g?cm^-3．
【探究思路】用1.00mol?L^-1的稀盐酸测定样品溶液的组成．
【实验探究】用36.5%的浓盐酸配制1.00mol?L^-1的稀盐酸需要的玻璃仪器有烧杯、容量瓶、量筒、______．
取20.0mL样品溶液不断加入1.00mol?L^-1的稀盐酸，加入盐酸的体积和产生的现象见下表．

反应阶段	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
盐酸体积x/mL	0＜x≤10.0	10.0＜x≤40.0	x＞40.0
现　象	无气体	有气体	无气体

第I阶段溶液中反应的离子方程式为：______．
样品溶液中c（CO₃^2-）=______．
【交流讨论】（1）如果将2.85g 某Na₂CO₃和NaHCO₃的固体混合物溶于水制成溶液，然后逐滴加入1.00mol?L^-1的稀盐酸并充分反应，若第Ⅰ阶段消耗盐酸的体积为15.0mL，当滴加到45.0mL时，反应的第Ⅱ阶段结束．则此Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物中Na₂CO₃的质量分数是多少？
（2）有同学认为，测定Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物中Na₂CO₃的质量分数，完全不必将混合物配制成溶液，也不必要使用其他反应试剂，即可达到目的，则此时实验的主要操作方法的名称是称量和______，在实验中需要测定的数据有______．

Answer 1

解：【实验探究】依据溶液配制过程和操作步骤分析可知，用量筒量取浓盐酸，在烧杯中加水溶解，用玻璃棒不断搅拌，沿玻璃棒转移到容量瓶中，用胶头滴管定容，
第一阶段无气体生成说明盐酸滴入溶液中发生的是碳酸根离子和氢离子生成碳酸氢根离子的过程，反应为CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，消耗盐酸体积10ml，碳酸钠全部转化为碳酸氢钠，氯化氢物质的量=0.010ml×1.00mol?L^-1=0.01mol，碳酸根离子浓度==0.500mol/L；
故答案为：玻璃棒、胶头滴管；CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；0.500 mol?L^-1；
（1）第一阶段无气体生成说明盐酸滴入溶液中发生的是碳酸根离子和氢离子生成碳酸氢根离子的过程，第Ⅰ阶段消耗盐酸的体积为15.0mL发生的反应为：
CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-
1 1
0.015mol 0.015L×1.00mol/L
碳酸钠质量=0.015mol×106g/mol=1.59g；
此Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物中Na₂CO₃的质量分数=×100%=55.8%，
答：Na₂CO₃的质量分数为55.8%；
（2）测定Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物中Na₂CO₃的质量分数，可以加热固体，碳酸氢钠加热分解，根据加热前后固体质量的变化直接计算碳酸氢钠的质量，得到碳酸钠质量分数，故答案为：加热；加热前、后固体的质量．
分析：【实验探究】依据溶液配制过程和操作步骤分析需要用到的仪器，第一阶段无气体生成说明盐酸滴入溶液中发生的是碳酸根离子和氢离子生成碳酸氢根离子的过程，氯化氢物质的量和碳酸钠物质的量相同，计算得到碳酸根离子的浓度；
【交流讨论】（1）混合物中含有的碳酸钠可以利用滴入盐酸物质的量，发生的第一阶段发生的反应定量关系进行计算碳酸钠 物质的量得到质量分；
（2）混合物中碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，家少的质量是二氧化碳和水蒸气的质量，依据质量变化计算碳酸氢钠物质的量，得到碳酸钠质量计算质量分数，所以可以加热混合物固体，称量反应前后的质量，结合碳酸氢钠分解化学方程式的定量关系计算．
点评：本题考查了物质现在的探究实验分析判断，溶液配制的过程和步骤分析，注意碳酸钠滴入盐酸的反应特征，题目难度中等．