Question

10．制作糕點(diǎn)常用Na₂CO₃或NaHCO₃作膨松劑，我�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)Na₂CO₃和NaHCO₃的性質(zhì)進(jìn)行了一系列探究．
【查閱資料】
（1）溶解度比較：

溶解度	10℃	20℃	30℃	40℃
Na2CO3	12.5g	21.5g	39.7g	49.0g
NaHCO3	8.1g	9.6g	11.1g	12.7g

（2）已知碳酸氫鈉在270℃左右就能分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，而碳酸鈉受熱不分解．
（3）常溫下，濃度相同的Na₂ CO₃溶液比NaHCO₃溶液的堿性強(qiáng)．
【探究一】NaHCO₃和Na₂CO溶解度差異的探究．
小方同學(xué)分別取xg兩種固體粉末加入20℃10g水中充分溶解，通過(guò)觀察現(xiàn)象區(qū)分出碳酸鈉和碳酸氫鈉，x可能是A．
A．2    B．0.96    C．0.5    D．3
【探究二】Na₂CO₃和NaHCO₃鑒別探究
【猜想與假設(shè)】
（1）甲同學(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（3）乙同學(xué)認(rèn)為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，各加入澄清石灰水，觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同，均產(chǎn)生了白色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（3）乙同學(xué)分別取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體于大試管中加熱（如圖（一）所示）：①加熱Na₂CO₃時(shí)，開(kāi)始即見(jiàn)小試管中有少量氣泡產(chǎn)生，繼續(xù)加熱，氣泡逐漸減少，未見(jiàn)澄清石灰水變渾濁，
②加熱NaHCO₃時(shí)，丙同學(xué)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與①不同，證實(shí)了自己的猜想是合理的．

【問(wèn)題討論】
（1）小組同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)展開(kāi)了討論，對(duì)甲同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較，并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖（二）1、圖（二）2）．請(qǐng)寫出Na₂CO₃與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH；寫出NaHCO₃與澄清石灰水混合時(shí)參與反應(yīng)的離子：Ca²⁺、HC${{O}_{3}}^{-}$、OH⁺．
【探究三】測(cè)定某Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
【方案一】稱取一定質(zhì)量樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱量剩余固體質(zhì)量，計(jì)算．
（1）坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）實(shí)驗(yàn)中，需加熱至恒重的目的是保證NaHCO₃全部分解．
【方案二】利用如圖（三）裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置B中放有樣品（整套裝置氣密性良好，各裝置中氣體吸收劑足量）．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
（1）檢查裝置的氣密性；（2）稱取樣品10g，加到裝置B中；（3）稱量裝置B、C、D的質(zhì)量（含藥品）；（4）連接裝置；（5）加熱；（6）停止加熱繼續(xù)通入空氣；（7）再次稱量裝置B、C、D的質(zhì)量（含藥品）．【數(shù)據(jù)記錄】

	裝置B	裝置C	裝置D
實(shí)驗(yàn)前物質(zhì)的質(zhì)量/g	180.0	200.0	122.2
實(shí)驗(yàn)后物質(zhì)的質(zhì)量/g	176.9	201.5	124.8

【問(wèn)題回答】
①如圖裝置C的作用是吸收水蒸氣，裝置C中一個(gè)明顯的錯(cuò)誤是右側(cè)導(dǎo)管伸入液面以下．
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須向裝置內(nèi)通入空氣，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．若沒(méi)有裝置A，造成測(cè)定結(jié)果偏大（填“偏大”“不變”或“偏小”）
【討論分析】
小紅同學(xué)認(rèn)為，表格中三組數(shù)據(jù)都可以計(jì)算該樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但小張認(rèn)為不能用C裝置的質(zhì)量變化來(lái)計(jì)算，其理由是裝置A中逸出的水蒸氣會(huì)進(jìn)入裝置C中；改進(jìn)方法：在裝置A、B之間增加一個(gè)濃硫酸的干燥裝置．小王又認(rèn)為用裝置D的質(zhì)量差會(huì)偏大而影響計(jì)算，應(yīng)增加一個(gè)操作：連接D裝置前，緩緩鼓入空氣，目的是排盡裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w．
【數(shù)據(jù)處理】經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，大家一致贊成應(yīng)該利用表格中的裝置B的質(zhì)量變化進(jìn)行計(jì)算NaHCO₃和Na₂CO₃混合物中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)84%．
【拓展應(yīng)用】固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過(guò)加熱方法除去．

Answer 1

分析 【探究一】根據(jù)20℃時(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度進(jìn)行分析；
【問(wèn)題討論】根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，碳酸氫鈉和氫氧化鈣反應(yīng)實(shí)質(zhì)是碳酸氫根離子和氫氧根離子、鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水進(jìn)行分析；
【方案一】（1）根據(jù)碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)加熱至恒重可以使碳酸氫鈉完全分解進(jìn)行分析；
①根據(jù)濃硫酸有吸水性，洗氣時(shí)應(yīng)該是長(zhǎng)進(jìn)短出進(jìn)行分析；
②根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水進(jìn)行分析；
【討論分析】根據(jù)溶液中會(huì)揮發(fā)出水蒸氣，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大來(lái)分析，空氣中含有二氧化碳來(lái)分析；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析解答，固體減少的質(zhì)量就是碳酸氫鈉分解生成水和二氧化碳的總質(zhì)量；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)題中的數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算；
【拓展應(yīng)用】根據(jù)碳酸氫鈉受熱會(huì)分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳進(jìn)行分析．

解答 解：【探究一】20℃時(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度分別為21.5g和9.6g，那么在該溫度下，10g水中最多溶解2.15g碳酸鈉達(dá)到飽和，最多溶解0.96g碳酸氫鈉達(dá)到飽和，因此可分別加入2g固體，充分?jǐn)嚢韬�，若完全溶解則為碳酸鈉，若不能完全溶解則為碳酸氫鈉，故選：A；
【問(wèn)題討論】碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，碳酸氫鈉和氫氧化鈣反應(yīng)實(shí)質(zhì)是碳酸氫根離子和氫氧根離子、鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水；
【方案一】（1）碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）加熱至恒重可以使碳酸氫鈉完全分解；
①濃硫酸有吸水性，洗氣時(shí)應(yīng)該是長(zhǎng)進(jìn)短出，所以裝置C的作用是吸收水蒸氣，裝置C中一個(gè)明顯的錯(cuò)誤是：右側(cè)導(dǎo)管伸入液面以下；
②空氣經(jīng)過(guò)裝置A時(shí)，其中的二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，若沒(méi)有此裝置，則裝置D增重偏大，認(rèn)為生成的二氧化碳質(zhì)量偏大，造成測(cè)定結(jié)果偏大；
【討論分析】小張認(rèn)為不能用C裝置的質(zhì)量變化來(lái)計(jì)算，其理由是：裝置A中逸出的水蒸氣會(huì)進(jìn)入裝置C中，改進(jìn)方法是：在裝置A、B之間增加一個(gè)濃硫酸的干燥裝置，小王又認(rèn)為用裝置D的質(zhì)量差會(huì)偏大而影響計(jì)算，應(yīng)增加一個(gè)操作：連接D裝置前，緩緩鼓入空氣，目的是：排盡裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w；
【數(shù)據(jù)處理】解：設(shè)其中含碳酸氫鈉的質(zhì)量為x
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
 168             （18+44=62）
  x              180.0g-176.9g=3.1g
$\frac{168}{x}$=$\frac{62}{3.1g}$
x=8.4g
NaHCO₃和Na₂CO₃混合物中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{8.4g}{10g}$=84%．
答：NaHCO₃和Na₂CO₃混合物中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%；
【拓展應(yīng)用】碳酸氫鈉受熱會(huì)分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，所以固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過(guò)加熱方法除去．
故答案為：【探究一】A；
【問(wèn)題討論】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；OH^-、HCO₃^-、Ca²⁺
（2）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl，有無(wú)氣泡產(chǎn)生；
【探究三】[方案一]（1）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（2）保證NaHCO ₃ 全部分解；[方案二]①除去水蒸氣；右側(cè)導(dǎo)管伸入液面以下；
②2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，偏大；
【討論分析】裝置A中逸出的水蒸氣會(huì)進(jìn)入裝置C中；在裝置A、B之間增加一個(gè)濃硫酸的干燥裝置；連接D裝置前，緩緩鼓入空氣；排盡裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w；
【數(shù)據(jù)處理】84%；
【拓展應(yīng)用】加熱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查碳酸氫鈉含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)裝置的作用及實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯鸬年P(guān)鍵，側(cè)重分析、計(jì)算及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．