Question

现有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:________________________________________________________________。
(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1.89g，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·H₂O失水（2分）
（2）吸收反应中生成的水（1分） （3）吸收反应中生成的CO₂（2分） （4）10（2分）
（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装置的中的碱石灰吸收（2分）

解析试题分析：（1）在加热的条件下碳酸氢钠易分解生成碳酸钠、水和CO₂，而碳酸钠晶体也易失去结晶水，所以A装置的作用是加热，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃·H₂O失水。
（2）无水氯化钙能吸收水蒸气，通过称量反应前后的质量可以得出水蒸气的质量，因此B装置的作用是吸收反应中生成的水。
（3）由于反应中还有CO₂生成，而碱石灰可以吸收CO₂，因此通过称量反应前后的质量，可以得出CO₂的质量，所以C装置的作用是吸收反应中生成的CO₂。
（4）用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89g，C管增重0.22 g，这说明反应中生成的水蒸气质量＝1.89g，CO₂质量＝0.22g，物质的量分别是＝0.105mol、 ＝0.005mol。根据反应的方程式2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑可知，该反应中生成的CO₂就是0.005mol，则碳酸氢钠的物质的量是0.005mol×2＝0.01mol，反应中生成的水是0.005mol。则碳酸钠在反应中失去的水的物质的量＝0.105mol－0.005mol＝0.100mol。碳酸氢钠的质量＝0.01mol×84g/mol＝0.84g，则样品中碳酸钠晶体的质量＝3.7g－0.84g＝2.86g。则×x＝0.1mol，解得x＝10。
（5）由于空气中也含有CO₂和水蒸气，也能被C装置的中碱石灰吸收，从而导致C管增重偏高，因此测量值偏低。所以改进的措施为在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装置的中的碱石灰吸收。
考点：考查碳酸钠晶体中结晶水含量的测定实验方案设计与评价以及有关计算等