Question

17．某中學研究性學習小組為探究碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種物質的某些性質、進行了如下實驗，如圖Ⅰ～Ⅳ所示：

（1）若用實驗Ⅳ來驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性，則試管B中裝入的固體最好是NaHCO₃，現象是右邊試管中的石灰水不變渾濁，而左邊試管中的石灰水變渾濁．
（2）若用實驗來鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種固體，能達到實驗目的是（填裝置序號）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ．
（3）為測定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中Na₂CO₃質量分數，采用實驗Ⅲ進行實驗，取a克混合物充分加熱，最后減重b克，則碳酸鈉的質量分數為$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$（用含有a、b的數學式表示）．

Answer 1

分析 （1）試管A中溫度高、試管B中溫度低，將碳酸氫鈉放在試管低的試管中，如果碳酸氫鈉分解了而碳酸鈉沒有分解，據此可以證明碳酸鈉的穩定性大于碳酸氫鈉；試管A連接的是右邊的小試管，試管B連接的是左邊的小試管，澄清石灰水變渾濁，證明對應的物質穩定性小；
（2）根據實驗現象是否有明顯區別進行判斷；
（3）取a克混合物充分加熱，最后減重b克，發生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，結合方程式計算．

解答 解：（1）給碳酸鈉直接加熱，碳酸氫鈉不直接加熱，不直接加熱的碳酸氫鈉能分解而直接加熱的碳酸鈉不分解更能說明碳酸氫鈉不穩定；當右邊試管中的石灰水不變渾濁，而左邊試管中的石灰水變渾濁，說明碳酸鈉比碳酸氫鈉穩定，
故答案為：NaHCO₃；右邊試管中的石灰水不變渾濁，而左邊試管中的石灰水變渾濁；
（2）無論碳酸鈉還是碳酸氫鈉都能和鹽酸反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，故Ⅰ無法鑒別；而Ⅱ利用等質量的碳酸鈉、碳酸氫鈉產生的二氧化碳的體積不同可以鑒別，Ⅲ可以通過分別加熱碳酸鈉、碳酸鈉，根據澄清石灰水是否變渾濁鑒別、Ⅳ根據澄清石灰水是否變渾濁鑒別二者，所以能夠達到實驗目的是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；
故答案為：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；
（3）加熱過程中碳酸鈉不變，碳酸氫鈉分解，反應的方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，反應前后固體質量變化為：bg，
則2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑   減少的固體質量△m
    168      106                      62
  m（NaHCO₃）                          bg
 m（NaHCO₃）=$\frac{168b}{62}$g=$\frac{84b}{31}$g，
則碳酸鈉的質量分數為$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$，
故答案為：$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}×100%$．

點評 該題考查碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質比較，是高考中的常見題型，屬于中等難度試題的考查．該題基礎性強，側重對學生基礎知識的鞏固和訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養學生的邏輯推理能力和應試能力．