Question

某學(xué)校化學(xué)興趣小組從超市購買了一瓶維C泡騰片．如圖1是其標(biāo)簽上的部分內(nèi)容，為探究泡騰片中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少，在老師的指導(dǎo)下設(shè)計了以下實(shí)驗．

查閱資料：
（1）泡騰片遇水，自身內(nèi)的檸檬酸和NaHCO₃就會發(fā)生反應(yīng)：3NaHCO₃+H₃C₆H₅O₇=Na₃C₆H₅O₇+3H₂O+3CO₂↑
（2）泡騰片自身的檸檬酸可能不足，再加入足量的鹽酸NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑（除碳酸氫鈉外，其它物質(zhì)與酸反應(yīng)不產(chǎn)生氣體）
（3）CO₂在飽和的碳酸氫鈉溶液中的溶解度很小，可以忽略不計．
[儀器]：天平、磁力攪拌器、500mL洗瓶、空膠囊、試管、錐形瓶、燒杯、100mL量筒、10mL量筒
[藥品]：蒸餾水、鹽酸、泡騰片
[步驟]：
（1）用天平稱量并記錄一個空膠囊的質(zhì)量m₁；
（2）在膠囊里裝滿泡騰片粉末，稱量并記錄總質(zhì)量m₂；
（3）準(zhǔn)備一小試管，放入小型磁力攪拌子．加入4mL鹽酸（足量），再把膠囊放到試管中；
（4）在500mL洗瓶內(nèi)裝入一定量的飽和碳酸氫鈉溶液；
（5）小明用天平設(shè)法稱量出試管質(zhì)量m₃（膠囊質(zhì)量+試管質(zhì)量+鹽酸質(zhì)量+攪拌子質(zhì)量）；
（6）把小試管小心放入洗瓶（如圖2所示），蓋好洗瓶的蓋子，放在磁力攪拌器上；
（7）等待膠囊溶解，泡騰片與鹽酸作用，反應(yīng)接近完成，打開攪拌器，直至洗瓶內(nèi)無液體流出，用量筒接取洗瓶內(nèi)流出的液體讀數(shù)為V；
（8）從洗瓶中取出試管，擦干表面的水，測出試管內(nèi)剩余物質(zhì)的總質(zhì)量m₄．
[數(shù)據(jù)處理]：
（1）泡騰片的質(zhì)量=

 

；
（2）產(chǎn)生的CO₂質(zhì)量為

 

；
（3）碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
[問題討論]：
①第（5）步中試管內(nèi)有液體，不易直接稱量，請你設(shè)計一種稱量方法：

 

；
②第（6）步中不小心有少量碳酸氫鈉溶液溢出，則此時流出的液體對最終實(shí)驗結(jié)果

 

（填“有”或“無”）影響．
③同學(xué)們認(rèn)為還可以根據(jù)排出溶液的體積來計算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，缺少的數(shù)據(jù)為

 

；查閱資料找到數(shù)據(jù)后，若某同學(xué)在量筒讀數(shù)時俯視讀數(shù)，則他測出的碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)跟實(shí)際值相比，是

 

的．（填“偏大”或“偏小”“不變”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)泡騰片的質(zhì)量等于膠囊里裝滿泡騰片粉末減去空膠囊的質(zhì)量進(jìn)行解答．
（2）根據(jù)試管反應(yīng)完畢后減少的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量利用化學(xué)反應(yīng)方程式求出碳酸氫鈉的質(zhì)量進(jìn)而求出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答；
[問題討論]：①根據(jù)將試管放入一個已知質(zhì)量的小燒杯內(nèi)，稱出總重減去小燒杯的質(zhì)量進(jìn)行解答；
②根據(jù)測量的是二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行解答；
③根據(jù)密度公式可知還需要此溫度下二氧化碳的密度，然后再利用體積求出二氧化碳質(zhì)量以及俯視會使測出的碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)跟實(shí)際值相比偏小進(jìn)行解答．

解答：解：（1）泡騰片的質(zhì)量等于膠囊里裝滿泡騰片粉末減去空膠囊的質(zhì)量，故泡騰片的質(zhì)量=m₂-m₁；
（2）試管反應(yīng)完畢后減少的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，產(chǎn)生的CO₂質(zhì)量為m₃-m₄；
（3）設(shè)碳酸氫鈉的質(zhì)量為x．
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
84                  44
 x                 m₃-m₄

84

x

=

44

m3-m4

x=

21 (m3-m4)

11

碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

21(m3-m4)

11(m2-m1)

[問題討論]：①第（5）步中試管內(nèi)有液體，不易直接稱量，可以將試管放入一個已知質(zhì)量的小燒杯內(nèi)，稱出總重減去小燒杯的質(zhì)量；
②測量的是二氧化碳的質(zhì)量，第（6）步中不小心有少量碳酸氫鈉溶液溢出，則此時流出的液體對最終實(shí)驗結(jié)果無影響；
③密度公式可知還需要此溫度下二氧化碳的密度，然后再利用體積求出二氧化碳質(zhì)量，所以缺少的數(shù)據(jù)為：此溫度下二氧化碳的密度；俯視會使測出的碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)跟實(shí)際值相比偏�。�
故答案為：（1）m₂-m₁；（2）m₃-m₄；（3）

21(m3-m4)

11(m2-m1)

；
[問題討論]：①將試管放入一個已知質(zhì)量的小燒杯內(nèi)，稱出總重減去小燒杯的質(zhì)量；②無；③此溫度下二氧化碳的密度；偏�。�

點(diǎn)評：本題主要考查了根據(jù)實(shí)驗對碳酸氫鈉和鹽酸反應(yīng)的正確的判斷和理解，難度較大，綜合性強(qiáng)．