Question

【题目】化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已部分变质的小苏打样品中碳酸钠的质量分数。

[方案一]称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算。则坩埚中发生反应的化学方程式为____________________________。

[方案二]称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量氢氧化钡溶液，过滤、洗涤、干燥沉淀，称量固体质量，计算。(已知：Ba2＋＋OH－＋HCO3－＝BaCO3↓＋H2O)。

（1）过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为__________。

（2）实验中判断沉淀是否完全的方法是_________________________。

[方案三]按如下图所示装置进行实验：

（1）D装置的作用是______________________，分液漏斗中__________(填“能”或“不能”)用盐酸代替稀硫酸进行实验。

（2）实验前称取17.90g样品，实验后测得C装置增重8.80 g，则样品中碳酸钠的质量分数为_____。

（3）根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷是____________。

Answer 1

【答案】2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋ H2O 玻璃棒 静置后在上层清液中，加一滴氢氧化钡溶液，如果有白色沉淀生成，说明沉淀未完全；如果不产生白色沉淀，表明沉淀已完全 防止空气中的水蒸气、二氧化碳进入C装置 不能 29.6% 缺少一个驱赶残留二氧化碳气体的装置

【解析】

[方案一]碳酸氢钠不稳定，受热易分解，根据加热前后固体质量变化，根据差量法求碳酸氢钠的质量，进而求得碳酸钠的质量分数；

[方案二]碳酸钠和碳酸氢钠都和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀，根据生成沉淀的质量来计算碳酸钠的质量分数；

[方案三]由测定含量的实验可知，A中发生Na2CO3+H2SO4＝H2O+CO2↑+Na2SO4、2NaHCO3+H2SO4＝Na2SO4+2H2O+2CO2↑，B中为浓硫酸吸收水，干燥二氧化碳，利用C装置吸收二氧化碳，D装置防止空气中的二氧化碳、水进入C装置干扰含量测定，据此解答。

[方案一]碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应的方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；

[方案二]（1）过滤时需用玻璃棒引流，因此过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为玻璃棒；

（2）可取上层清液，继续加沉淀剂，看是否生成沉淀，具体操作为：静置后在上层清液中，加一滴氢氧化钡溶液，如果有白色沉淀生成，说明沉淀未完全；如果不产生白色沉淀，表明沉淀已完全；

[方案三]（1）空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收，故D的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，以确保C装置中质量增加量的准确性；分液漏斗中如果用盐酸代替硫酸，盐酸易挥发，这样制得二氧化碳气体中含氯化氢，浓硫酸不能吸收氯化氢，则氯化氢被碱石灰吸收，导致测到二氧化碳质量偏高；

（2）设NaHCO3和Na2CO3的物质的量分别为xmol、ymol，则106x+84y=17.90，根据碳原子守恒可知44x+44y=8.80，解得x=0.05mol，y=0.15mol，则样品中Na2CO3的质量分数为(0.05mol×106g/mol)/17.90g×100%=29.6%；

（3）实验装置还存在一个明显缺陷为装置中的二氧化碳不能被装置C全部吸收，则需设计一个装置将A、B中的CO2全部吹入装置C中吸收。