Question

5．現(xiàn)有NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物，為了測定x值，某同學采用如圖所示的裝置進行實驗（CaCl₂、堿石灰均足量）．
已知：①2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O    
②含結晶水的物質(zhì)加熱易失去結晶水
（1）B裝置的作用是吸收反應中生成的水
（2）C裝置的作用是吸收反應中生成的CO₂
（3）若在裝置A的試管中裝入NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物3.7g，用酒精燈加熱到反應完全及A、B、C裝置的質(zhì)量不再發(fā)生變化，此時B管增重1.89g，C管增重0.22g，則x的值為10
（4）該裝置還不是很完善，可能使測定結果偏小，應如何改進在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管，原因為防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置中的堿石灰吸收
（5）有同學認為，也可以用以下方案測出x值：取一定質(zhì)量NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物（混合物質(zhì)量為
m₁），使之與足量鹽酸反應，產(chǎn)生的氣體經(jīng)濃硫酸干燥后用堿石灰吸收（HCl、空氣等干擾因素已排除），測出堿石灰增重質(zhì)量為m₂．請判斷該方案是否可行（選填①或②，若同時作答，不得分）
①若可行，請寫出x值計算表達式不用填寫
②若不可行，如果補做以下哪個實驗就可算出x值AC（不定項選擇）
A．另取相同質(zhì)量的混合物，加熱至質(zhì)量不再減少，測出剩余固體的質(zhì)量
B．測出該方案中濃硫酸的增重質(zhì)量
C．把與鹽酸反應后的溶液蒸干，測出所得固體的質(zhì)量
D．另取相同質(zhì)量的混合物，加水溶解，加入足量Ba（OH）₂溶液，過濾、洗滌、干燥，測出濾渣的質(zhì)量．

Answer 1

分析 A裝置加熱時，發(fā)生反應2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O、Na₂CO₃•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+xH₂O，H₂O被CaCl₂吸收，所以氯化鈣干燥氣體，CO₂是酸性氧化物，能被堿性物質(zhì)吸收，所以被堿石灰吸收；    
（1）B裝置中CaCl₂具有吸水性； 
（2）C裝置堿石灰能吸收酸性氣體；
（3）若在裝置A的試管中裝入NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物3.7g，用酒精燈加熱到反應完全及A、B、C裝置的質(zhì)量不再發(fā)生變化，B管增重1.89g，C管增重0.22g，則B中n（H₂O）=$\frac{1.89g}{18g/mol}$=0.105mol，C中n（CO₂）=$\frac{0.22g}{44g/mol}$=0.005mol，碳酸氫鈉分解生成n（H₂O）=n（CO₂）=0.005mol，則Na₂CO₃•xH₂O分解生成的n（H₂O）=0.105mol-0.005mol=0.1mol，
 碳酸氫鈉的質(zhì)量為：0.01mol×84g/mol=0.84g，
則樣品中碳酸鈉晶體的質(zhì)量為：3.7g-0.84g=2.86g，
根據(jù)結晶水物質(zhì)的量計算x值；
（4）C裝置連接空氣，空氣中二氧化碳、水蒸氣也能被堿石灰吸收；
（5）堿石灰增重質(zhì)量為二氧化碳質(zhì)量，但無法確定結晶水的質(zhì)量，要想計算x知，還需要知道產(chǎn)生水蒸氣質(zhì)量或生成碳酸鹽質(zhì)量．

解答 解：A裝置加熱時，發(fā)生反應2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O、Na₂CO₃•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+xH₂O，H₂O被CaCl₂吸收，所以氯化鈣干燥氣體，CO₂是酸性氧化物，能被堿性物質(zhì)吸收，所以被堿石灰吸收；    
（1）B裝置中CaCl₂具有吸水性，所以B裝置的目的是吸收水蒸氣吸收反應中生成的水，故答案為：吸收反應中生成的水； 
（2）C裝置堿石灰能吸收酸性氣體，所以C裝置的目的是吸收反應中生成的CO₂，故答案為：吸收反應中生成的CO₂；
（3）若在裝置A的試管中裝入NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物3.7g，用酒精燈加熱到反應完全及A、B、C裝置的質(zhì)量不再發(fā)生變化，B管增重1.89g，C管增重0.22g，則B中n（H₂O）=$\frac{1.89g}{18g/mol}$=0.105mol，C中n（CO₂）=$\frac{0.22g}{44g/mol}$=0.005mol，碳酸氫鈉分解生成n（H₂O）=n（CO₂）=0.005mol，則Na₂CO₃•xH₂O分解生成的n（H₂O）=0.105mol-0.005mol=0.1mol，
 碳酸氫鈉的質(zhì)量為：0.01mol×84g/mol=0.84g，
則樣品中碳酸鈉晶體的質(zhì)量為：3.7g-0.84g=2.86g，
$\frac{2.86g}{（106+18x）g/mol}×x=0.1mol$，
x=10，
故答案為：10；
（4）C裝置連接空氣，空氣中二氧化碳、水蒸氣也能被堿石灰吸收，所以該裝置不完善，其改進措施為防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置中的堿石灰吸收，故答案為：在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管；防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置中的堿石灰吸收；
（5）結晶水的物質(zhì)的量無法計算，導致不能得出x值，
A．另取相同質(zhì)量的混合物，加熱至質(zhì)量不再減少，測出剩余固體的質(zhì)量，利用鈉原子守恒、二氧化碳質(zhì)量計算得出x值，故正確；
B．固體混合物加入稀鹽酸中，發(fā)生的反應是放熱反應，放出的熱量使水蒸氣部分揮發(fā)，所以濃硫酸吸收的水蒸氣還包含稀鹽酸中的水蒸氣，所以測定結果偏大，故錯誤；
C．把與鹽酸反應后的溶液蒸干，測出所得固體的質(zhì)量，再結合二氧化碳質(zhì)量計算得出x值，故正確；
D．另取相同質(zhì)量的混合物，加水溶解，加入足量Ba（OH）₂溶液，過濾、洗滌、干燥，測出濾渣的質(zhì)量，濾渣是BaCO₃，堿石灰測量的是CO₂的量，根據(jù)原子守恒知，只知道C元素的量，無法計算x知，故D錯誤；
故選AC．

點評 本題考查物質(zhì)成分測定，為高頻考點，涉及實驗評價、化學方程式的計算、實驗操作等知識點，明確實驗原理、原子守恒、實驗方案評價等知識點是解本題關鍵，易錯點是（5）中D選項，題目難度中等．