Question

某学校化学科研小组从文献资料上获得如下信息：NaHCO₃在潮湿的空气中会缓慢分解成Na₂CO₃、H₂O和CO₂．为了验证这一信息，该科研小组将一瓶在潮湿空气中久置的NaHCO₃样品混合均匀后，进行如下实验：
（1）在一个质量为ag的蒸发皿中加入一些样品，称得总质量为bg．用酒精灯对其充分加热，冷却后称得其总质量为cg．残留在蒸发皿中的固体是（填化学式）

 

．
（2）另称取相同质量的样品放入锥形瓶中，实验装置如图所示．为了保证实验成功，所选用针筒的最大刻度值应大于或等于

 

（mL）．（设实验在标准状况下进行）
（3）打开活塞逐滴加入稀硫酸，至没有气泡产生为止．针筒中收集到气体折算成标准状况下的体积为VmL（滴入稀硫酸的体积及针筒活塞的内壁的摩擦力忽略不计）．该科研小组设称取的每份样品中的Na₂CO₃、NaHCO₃的物质的量分别为x、y，且没有利用化学方程式进行计算，就列出了如下算式：x+y=

VmL

22400mL?mol-1

，他们依据的原理是

 

．根据相似原理，请完成下列算式：2x+y=

 

由上述两算式，该科研小组通过计算，得出了样品中的Na₂CO₃、NaHCO₃的质量分数．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳气体和水，据此判断残留在蒸发皿中的固体；
（2）根据差量法计算出样品中碳酸氢钠的物质的量，再根据原子数计算出生成二氧化碳的体积；
（3）分别根据碳原子、钠原子守恒列式即可计算出碳酸钠、碳酸氢钠的质量分数．

解答： 解：（1）碳酸氢钠加热发生的反应方程式为：2NaHO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，所以残留在蒸发皿中的固体为碳酸钠，故答案为：Na₂CO₃；
（2）2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O△m
      168       106             62
     m（NaHCO₃）              （b-c）g
ag样品中含有碳酸氢钠的质量为：m（NaHCO₃）=

168×(b-c)g

62

=

168(b-c)

62

g，碳酸氢钠的物质的量为：n（NaHCO₃）=

168(b-c) 62

84g/mol

=

b-c

31

mol，根据反应2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O 可知，放出二氧化碳的物质的量为：n（CO₂）=

1

2

n（NaHCO₃）=

b-c

62

mol，
最终得到的cg固体为碳酸钠，则碳酸钠的物质的量为：

c-a

106

mol，
根据碳原子守恒，生成二氧化碳的物质的量为：

b-c

62

mol+

c-a

106

mol=（

b-c

62

+

c-a

106

）mol，
标况下生成的二氧化碳的体积为：22400mL/mol×（

b-c

62

+

c-a

106

）mol=22400（

b-c

62

+

c-a

106

）mL，
故答案为：22400（

b-c

62

+

c-a

106

）mL；
（3）标况下VmL二氧化碳的物质的量为：

VmL

22400mL?mol-1

，根据碳原子守恒可知，x+y=

VmL

22400mL?mol-1

；
根据钠原子守恒可知，2x+y=

c-a

106

×2，
故答案为：原子守恒； 

c-a

106

×2．

点评：本题考查了物质性质实验方案的设计，题目难度中等，正确理解题干信息为解答关键，注意掌握物质性质实验方案的设计原则，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算、化学实验能力．