Question

14．測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質量分數，設計如下實驗方案：
（1）方案一：稱取一定質量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，再稱取剩余固體質量．實驗中加熱時可能發生的反應的方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（2）方案二：按圖裝置進行實驗，通過測定反應所產生氣體的質量來達到實驗目的，分液漏斗中所裝液體為硫酸．請回答以下問題．

①實驗前先檢查裝置的氣密性．
②洗氣瓶B中所裝的試劑為稀硫酸，其作用是吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收．
③實驗中除稱量樣品質量外，還需稱C裝置前后質量的變化．（填“A”、“B”“C”或“D”）
（3）方案三：稱取一定量樣品20.0g，置于小燒杯中，加適量水溶解，向小燒杯中加入足量氯化鋇溶液．過濾、洗滌、干燥沉淀，稱量固體質量為19.7g．
①過濾操作中，除了燒杯外還用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒；
②實驗中判斷沉淀是否完全的方法是取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全．
③通過計算可得到樣品中純堿的質量分數為53%．

Answer 1

分析 （1）方案一原理為在加熱的條件下Na₂CO₃能夠穩定存在，而NaHCO₃較易發生如下的分解反應2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，從而可根據其反應產生的CO₂和水蒸汽H₂O的量或殘留的固體的量推算出小蘇打樣品中純堿的質量分數；
（2）方案二原理為一定量混合樣品與足量的稀硫酸分別發生如下反應Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，2 NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO4+2CO₂↑+2H₂O↑，根據所產生的CO₂的質量，可以分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量從而得出純堿的質量分數．該方案關鍵是要獲得產生的CO₂的質量，自然在實驗前要檢查裝置的氣密性，要將裝置中的CO₂全部被堿石灰所吸收，要稱量堿石灰在吸收CO₂前后的質量；
①制備氣體實驗，實驗前應先檢驗裝置氣密性；
②鹽酸具有揮發性，會影響實驗結果，D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C；
③實驗根據C裝置前后質量變化判斷生成二氧化碳的質量；
（3）方案三原理為在樣品中加入BaCl₂溶液，其中Na₂CO₃可與BaCl₂發生反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應．從而根擗產生的沉淀量，得出純堿的質量分數，方案關鍵是測定BaCO₃沉淀的質量，自然要保證沉淀完全，要正確過濾好，
①根據過濾具體操作判斷所需儀器；
②試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全；
③在一定量樣品中加入足量Na₂CO₃可與BaCl₂發生反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應，根據BaCO₃沉淀的量，就可得出純堿的質量分數．

解答 解：（1）實驗中加熱時碳酸氫鈉發生分解，反應的方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）①該方案是要獲得產生的CO₂的質量，在實驗前要檢查裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
②鹽酸具有揮發性，會影響實驗結果，所以選擇稀硫酸；D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收，減少誤差，
故答案為：吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收；
③根據所產生的CO₂的質量及樣品質量，分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量從而得出純堿的質量分數，所以需稱量C裝置前后質量變化判斷生成二氧化碳的質量．
故答案為：C；
（3）①過濾操作中，除了燒杯外還用到漏斗、玻璃棒，
故答案為：漏斗、玻璃棒；
②試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全，
故答案為：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全；
③在一定量樣品中加入足量Na₂CO₃可與BaCl₂發生反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應，根據題意可知，BaCO₃沉淀的質量為19.7g，即為0.1mol，所以碳酸鈉的物質的量為0.1mol，即質量為10.6g，所以純堿的質量分數為$\frac{10.6g}{20g}$×100%=53%，
故答案為：53%．

點評 本題以實驗探究“測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質量分數”為載體，考查學生對于實驗原理與裝置理解評價、實驗基本操作、化學計算等，題目難度中等，題目涉及到的小蘇打和純堿的化學知識是多方面的，構成了一道多角度的探究題．