Question

二氧化碳、碳酸鈉和碳酸氫鈉都是碳的重要化合物，它們在生活生產(chǎn)中都有著廣泛的應(yīng)用．甲、乙、丙三組同學分別對二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉的相關(guān)問題進行了以下探究，請你參與并完成對有關(guān)問題的解答．
（1）甲組同學為測定人體新陳代謝呼出氣體中CO₂的體積分數(shù)，設(shè)計了如右圖所示的實驗裝置．實驗用過量NaOH溶液吸收氣體中的CO₂，準確測量瓶I中溶液吸收CO₂后的增重及剩余氣體的體積（實驗時只用嘴吸氣和呼氣）．
①在裝置Ⅱ中，儀器a的名稱是

 

；裝置Ⅱ的作用是

 

．
②將插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（裝置Ⅲ），有利于提高實驗的準確度，其理由是

 

．
③實驗時先緩緩吸氣，再緩緩呼氣，反復(fù)若干次，得如下數(shù)據(jù)：裝置Ⅰ中液體增重m g，收集到的氣體體積（標準狀況）為V L，該呼出氣體中CO₂的體積分數(shù)為（只要答出算式即可）：

 

．
（2）乙組同學查閱有關(guān)資料獲知H₂CO₃的酸性弱于H₂SO₃的酸性，他們設(shè)計了以下實驗方案進行驗證：將CO₂氣體依次通過NaHSO₃溶液、品紅溶液，如果品紅溶液

 

（填“褪色”或“不褪色”），則說明H₂CO₃酸性弱于H₂SO₃．
（3）某碳酸鈉樣品中混有一定量的碳酸氫鈉．為測定該樣品中碳酸鈉、碳酸氫鈉的含量，丙組同學取一定量的樣品，研磨使其混合均勻，備用．
已知Na₂CO₃與鹽酸的反應(yīng)過程為：
先：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
后：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
他們稱取不同質(zhì)量的上述樣品四份分別溶于水制成溶液，再將四份40.00mL相同濃度的鹽酸溶液分別全部逐滴加入，充分反應(yīng)并使生成的CO₂氣體全部被氫氧化鈉溶液吸收，測得CO₂的質(zhì)量．部分實驗數(shù)據(jù)如下：

鹽酸溶液體積/mL	40.00	40.00	40.00	40.00
樣品質(zhì)量/g	7.200	10.80	14.40	21.60
CO2質(zhì)量/g	3.080	4.620	3.520	0.880

①所用鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．
②若樣品質(zhì)量為18.00g，按上述操作方法與相同體積、相同濃度的鹽酸溶液反應(yīng)，則生成CO₂的質(zhì)量為

 

g．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）①由圖可知使用的儀器，裝置Ⅱ的作用可防止空氣中的二氧化碳進入I中；
②多孔的球泡，可增大氣體與溶液的接觸面積；
③瓶I溶液增重ag為二氧化碳的質(zhì)量，據(jù)此計算呼出氣體中二氧化碳的體積，二氧化碳的體積與收集到的氣體體積之和為呼出氣體的體積，進而計算呼出氣體中二氧化碳的體積分數(shù)；
（2）H₂CO₃酸性弱于H₂SO₃，將CO₂氣體依次通過NaHSO₃溶液，不會發(fā)生反應(yīng)；
（3）由表格中數(shù)據(jù)可知，樣品質(zhì)量越大，含碳酸鈉越多，鹽酸不足，生成二氧化碳減少，生成氣體的體積先增大后減小，可說明7.2g樣品中樣品完全反應(yīng)，而21.6g樣品與酸反應(yīng)時鹽酸完全反應(yīng)，以此來計算．

解答： 解：（1）①由圖可知，a為錐形瓶，吸氣時，空氣進入錐形瓶Ⅱ，在加入呼吸口，此時空氣中的二氧化碳被錐形瓶Ⅱ中的氫氧化鈉吸收，防止呼出氣體中二氧化碳的含量測定，故答案為：錐形瓶；除去吸人空氣中的CO₂；
②可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收，故答案為：可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO₂被充分吸收；
③瓶I溶液增重mg為二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為

mg

44g/mol

，標準狀況下二氧化碳的體積為

mg

44g/mol

×22.4L/mol，呼出氣體的總體積為（VL+

mg

44g/mol

×22.4L/mol），呼出氣體中二氧化碳的體積分數(shù)為

mg 44g/mol ×22.4L/mol

VL+ mg 44g/mol ×22.4L/mol

×100%=

5.6m

11V+5.6m

×100%，故答案為：

5.6m

11V+5.6m

×100%；
（2）（2）H₂CO₃酸性弱于H₂SO₃，將CO₂氣體依次通過NaHSO₃溶液，不會發(fā)生反應(yīng)，不生成二氧化硫，則品紅溶液不褪色，故答案為：不褪色；
（3）①由7.2g樣品中樣品完全反應(yīng)，則
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
 1      1        1
 x+y     0.02    0.07mol
    Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
     1     1     1
     x           x

106x+84y=7.2 x+y=0.07

，
解得x=0.06mol，y=0.01mol，
設(shè)21.6g混合物中含Na₂CO₃中為6nNaHCO₃nmol，則6n×106+84n=21.6，解得n=0.03mol，n（CO₂）=

0.88g

44g/mol

=0.02mol，
      NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
        1      1        1
             0.02    0.02mol
    Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
     1     1     1
     0.18   0.18
則消耗鹽酸為0.18mol+0.02mol=0.2mol，c（HCl）=

0.2mol

0.04L

=5mol/L，
故答案為：5；       
②樣品質(zhì)量為18.00g，含Na₂CO₃中為6mNaHCO₃mmol，則6m×106+84m=18，解得m=0.025mol，n（HCl）=0.2mol，所以
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
0.15    0.15 
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
       0.05      0.05
即生成二氧化碳的質(zhì)量為0.05mol×44g/mol=2.200g，故答案為：2.200．

點評：本題考查物質(zhì)含量的探究性實驗及混合物的計算，題目難度中等，本題注意對表中數(shù)據(jù)的分析為計算的關(guān)鍵，側(cè)重數(shù)據(jù)分析能力、實驗分析能力、計算能力的考查．