Question

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Na₂CO₃的质量分数．
[方案一]
称取一定质量样品，置于坩锅中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算．
（1）坩锅中发生反应的化学方程式为：

 

（2）实验中，需加热至恒重的目的是

 

．
[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Ba（OH）₂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8.80g，则样品中Na₂CO₃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的缺陷是：

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,钠的重要化合物

专题：实验探究和数据处理题

分析：[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．
（1）碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；
（2）加热恒重保证碳酸氢钠完全分解；
[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．
（1）根据过滤操作考虑所需仪器；
（2）可取上层清液，继续加沉淀剂，看是否生成沉淀；
[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，结合反应计算含量，以此来解答．

解答： 解：[方案一]（1）碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案为：2NaHCO₃

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）实验原理是根据加热前后固体质量变化来计算碳酸氢钠，故应保证碳酸氢钠完全分解，加热恒重则碳酸氢钠完全分解，故答案为：保证NaHCO₃分解完全；
[方案二]（1）过滤时需用玻璃棒引流，故答案为：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：取上层清液少许于试管中，加入氢氧化钡溶液，若无沉淀生成，则沉淀完全，
故答案为：取少量上层清液于一支试管中，滴加Ba（OH）₂溶液，观察是否有白色沉淀生成；
[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，等质量碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠产生二氧化碳多，则会导致碳酸氢钠偏多，碳酸钠偏小，
故答案为：防止空气中的水蒸气、二氧化碳进入C装置；不能；
（2）设NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量分别为x、y，则
Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、
 x               x
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
  y                        y

106x+84y=17.90 44x+44y=8.80

，解得

x=0.05 y=0.15mol

，
则样品中Na₂CO₃的质量分数为

0.05mol×106g/mol

17.90g

×100%=29.6%，
故答案为：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C全部吸收，则需设计一个装置将A、B中的CO₂全部吹入C中吸收，
故答案为：缺少一个驱赶残留二氧化碳气体的装置．

点评：本题考查碳酸钠含量的测定实验，为高频考点，把握实验装置的作用及实验目的为解答的关键，侧重分析、计算及实验能力的综合考查，题目难度中等．