Question

【題目】化學興趣小組設計以下實驗方案，測定某已部分變質的小蘇打樣品中碳酸鈉的質量分數。

[方案一]稱取一定質量樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱量剩余固體質量，計算。則坩堝中發生反應的化學方程式為____________________________。

[方案二]稱取一定質量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解；向小燒杯中加入足量氫氧化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥沉淀，稱量固體質量，計算。(已知：Ba2＋＋OH－＋HCO3－＝BaCO3↓＋H2O)。

（1）過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為__________。

（2）實驗中判斷沉淀是否完全的方法是_________________________。

[方案三]按如下圖所示裝置進行實驗：

（1）D裝置的作用是______________________，分液漏斗中__________(填“能”或“不能”)用鹽酸代替稀硫酸進行實驗。

（2）實驗前稱取17.90g樣品，實驗后測得C裝置增重8.80 g，則樣品中碳酸鈉的質量分數為_____。

（3）根據此實驗測得的數據，測定結果有誤差，因為實驗裝置還存在一個明顯缺陷是____________。

Answer 1

【答案】2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋ H2O 玻璃棒 靜置后在上層清液中，加一滴氫氧化鋇溶液，如果有白色沉淀生成，說明沉淀未完全；如果不產生白色沉淀，表明沉淀已完全 防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入C裝置 不能 29.6% 缺少一個驅趕殘留二氧化碳氣體的裝置

【解析】

[方案一]碳酸氫鈉不穩定，受熱易分解，根據加熱前后固體質量變化，根據差量法求碳酸氫鈉的質量，進而求得碳酸鈉的質量分數；

[方案二]碳酸鈉和碳酸氫鈉都和氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，根據生成沉淀的質量來計算碳酸鈉的質量分數；

[方案三]由測定含量的實驗可知，A中發生Na2CO3+H2SO4＝H2O+CO2↑+Na2SO4、2NaHCO3+H2SO4＝Na2SO4+2H2O+2CO2↑，B中為濃硫酸吸收水，干燥二氧化碳，利用C裝置吸收二氧化碳，D裝置防止空氣中的二氧化碳、水進入C裝置干擾含量測定，據此解答。

[方案一]碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應的方程式為2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；

[方案二]（1）過濾時需用玻璃棒引流，因此過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為玻璃棒；

（2）可取上層清液，繼續加沉淀劑，看是否生成沉淀，具體操作為：靜置后在上層清液中，加一滴氫氧化鋇溶液，如果有白色沉淀生成，說明沉淀未完全；如果不產生白色沉淀，表明沉淀已完全；

[方案三]（1）空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質量增加量的準確性；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發，這樣制得二氧化碳氣體中含氯化氫，濃硫酸不能吸收氯化氫，則氯化氫被堿石灰吸收，導致測到二氧化碳質量偏高；

（2）設NaHCO3和Na2CO3的物質的量分別為xmol、ymol，則106x+84y=17.90，根據碳原子守恒可知44x+44y=8.80，解得x=0.05mol，y=0.15mol，則樣品中Na2CO3的質量分數為(0.05mol×106g/mol)/17.90g×100%=29.6%；

（3）實驗裝置還存在一個明顯缺陷為裝置中的二氧化碳不能被裝置C全部吸收，則需設計一個裝置將A、B中的CO2全部吹入裝置C中吸收。