Question

（12分）NaHCO₃和Na₂CO₃·xH₂O的混合物，为了测定x值，某同学采用如图所示的装置进行实验(CaCl₂、碱石灰均足量)。

（1）A装置的作用是____________________________。
（2）B装置的作用是____________________________。
（3）C装置的作用是____________________________。
（4）若在装置A的试管中装入NaHCO₃和Na₂CO₃·xH₂O的混合物3.7 g，用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89 g，C管增重0.22 g，则x的值为          。
（5）该装置还不是很完善，可能使测定结果偏小，应如何改进________。为什么？

Answer 1

（1）加热，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃·xH₂O失水
（2）吸收反应中生成的水　（3）吸收反应中生成的CO₂
（4）10
（5）在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管　
为了防止空气中的CO₂和H₂O被C装置中的碱石灰吸收

试题分析：从该实验的目的和要求来看：（1）A装置的作用是加热，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃·xH₂O失水。（2）B装置的作用是吸收反应中生成的水。（3）C装置的作用是吸收反应中生成的CO₂。
（4）若在装置A的试管中装入NaHCO₃和Na₂CO₃·xH₂O的混合物3.7 g，用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89 g，C管增重0.22 g，从A，B，C，的作用可以看到：A的试管中装入NaHCO₃和Na₂CO₃·xH₂O的混合物总质量3.7 g，B管增重1.89 g，包括NaHCO₃分解产生的水，和Na₂CO₃·xH₂O失去的水，C管增重0.22 g，仅仅是碳酸氢钠分解产生的二氧化碳，由定量关系可知：2NaHCO₃=Na₂CO₃＋H₂O ＋CO₂↑ ，碳酸氢钠分解产生的二氧化和水的物质的量是相同的。所以计算关系如下：
2NaHCO₃    =      Na₂CO₃  ＋   H₂O    ＋    CO₂↑
168           1           18              44
Z=0.84g        Y="0.09" g        0.22 g
所以Na₂CO₃·xH₂O的质量是3.7 g-0.84g=2.86g ，
所以Na₂CO₃·xH₂O中的水的质量是1.89g-0.09g=1.8g
所以x的值为10。
（5）该装置还不是很完善，可能使测定结果偏小，应在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管　
为了防止空气中的CO₂和H₂O被C装置中的碱石灰吸收。
点评：熟悉碳酸氢钠和碳酸钠的性质此类问题不难解决。
碳酸氢钠的化学性质
1.与酸反应
与HCl反应：NaHCO?+HCl ="===" NaCl+ H?O+ CO?↑
与CH?COOH反应：NaHCO?+CH?COOH====CH?COONa+H?O+CO?↑
2.与碱反应
与氢氧化钠反应：NaHCO?+NaOH="===" Na2CO?+ H2O
与氢氧化钙反应：要分过量和少量。
少量：NaHCO?+ Ca(OH)?="===" CaCO?+ NaOH + H?O过量：2NaHCO?+ Ca(OH)?="===" Na2CO?+ CaCO?↓+ 2H?O
3.加热
受热分解：2NaHCO?==△="=" Na?CO?+ H?O + CO?↑
4.电离
碳酸氢钠电离方程式 NaHCO?="Na+" + HCO₃^﹣。
碳酸钠的化学性质
1 风化
碳酸钠的结晶水合物石碱(Na₂CO₃·10H₂O)在干燥的空气中易风化。
Na₂CO₃·10H₂O====Na₂CO₃+10H₂O
2 与酸反应
Na₂CO₃+ 2HCl（过量） ="===" 2NaCl +H₂CO₃
碳酸不稳定，分解成二氧化碳和水
H₂CO₃====H₂O + CO₂↑
Na₂CO₃+ HCl（少量） ="===" NaCl + NaHCO₃
3 与碱反应
Na₂CO₃+ Ca(OH)₂="===" 2NaOH + CaCO₃↓（碳酸钙白色沉淀，难溶于水，但可溶于酸）
4 与盐反应
Na₂CO₃+ BaCl₂="===" 2NaCl + BaCO₃↓（碳酸钡白色沉淀，难溶于水，但可溶于酸）
3Na₂CO₃+ Al₂(SO₄)₃+ 3H₂O ="===" 2Al(OH)₃↓+ 3Na₂SO₄+ 3CO₂↑
（氢氧化铝白色沉淀，难溶于水，可溶于酸、碱）
Na₂CO₃+CaCl₂=====2NaCl+CaCO₃↓
5 与H₂O、CO₂反应
Na₂CO₃+ H₂O + CO₂="===" 2NaHCO₃（于碱性环境中沉淀析出）