Question

18．某NaHCO₃樣品中含有NaCl雜質(zhì)，為測定試樣中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某同學(xué)設(shè)計了二種方案：
Ⅰ、方案一：稱取10g樣品按如圖1裝置進(jìn)行測定．

（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）裝置D的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳．
（3）完全反應(yīng)時，若測得C裝置在反應(yīng)前后的質(zhì)量差是2.0g，則樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76.4%．
（4）此方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)值偏小，可能的原因是CO₂殘留于AB裝置中．
Ⅱ、方案二：取4g樣品溶于水，加入適當(dāng)指示劑，逐滴滴入1mol/L硫酸，待恰好完全反應(yīng)時，測定所消耗的硫酸的體積．
回答下列問題：
（1）上述測定，需用已知濃度的濃硫酸配制100mL 1mol/L的稀硫酸；
①配制過程中不需要用到的儀器是圖2中的D．

②配制過程中出現(xiàn)以下情況，對所配制溶液濃度無影響的是C．
A．沒有洗滌燒杯和玻璃棒．
B．如果加水超過了刻度線，取出水使液面恰好到刻度線．
C．容量瓶沒有干燥．
（2）滴加硫酸時反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑．
（3）恰好完全反應(yīng)時，若測得消耗硫酸的體積為20mL，則樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%．

Answer 1

分析 方案一：根據(jù)裝置圖可知，碳酸氫鈉在A中受熱分解，生成二氧化碳和水蒸汽，混合氣體通過濃硫酸吸水，根據(jù)濃硫酸的質(zhì)量變化判斷生成水的質(zhì)量，再能過U形管中的堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據(jù)固體的質(zhì)量的變化得出二氧化碳的質(zhì)量，裝置最后的干燥管中堿石灰可以防止空氣中的水和二氧化碳對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的干擾；
方案二：用碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)，依據(jù)滴定過程硫酸和碳酸氫鈉反應(yīng)的定量關(guān)系計算純碳酸氫鈉的質(zhì)量，再根據(jù)$\frac{NaHC{O}_{3}的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%計算樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)配制一定物質(zhì)的量的濃度溶液的實(shí)驗(yàn)要求，確定需要的儀器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作中對$c=\frac{{n}_{B}}{{V}_{溶液}}$中的n_B和V_溶液的影響判斷對溶液濃度的影響，據(jù)此答題．

解答 解：Ⅰ、方案一：根據(jù)裝置圖可知，碳酸氫鈉在A中受熱分解，生成二氧化碳和水蒸汽，混合氣體通過濃硫酸吸水，根據(jù)濃硫酸的質(zhì)量變化判斷生成水的質(zhì)量，再能過U形管中的堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據(jù)固體的質(zhì)量的變化得出二氧化碳的質(zhì)量，裝置最后的干燥管中堿石灰可以防止空氣中的水和二氧化碳對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的干擾，
（1）碳酸氫鈉在A中受熱分解，生成二氧化碳和水蒸汽，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）根據(jù)上面的分析可知，裝置D的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，
故答案為：吸收空氣中的水和二氧化碳；
（3）完全反應(yīng)時，若測得C裝置在反應(yīng)前后的質(zhì)量差是2.0g，即生成的二氧化碳的質(zhì)量為2.0g，設(shè)NaHCO₃的質(zhì)量為m，
根據(jù)方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
            84×2              44 
             m                 2.0g
所以m=$\frac{84×2×2}{44}$g=7.64g
樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7.64g}{10g}$×100%=76.4%，
故答案為：76.4%；
（4）此方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)值偏小，可能的原因是CO₂殘留于AB裝置中，未能在C中測出，
故答案為：CO₂殘留于AB裝置中；
Ⅱ、方案二：用碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)，依據(jù)滴定過程硫酸和碳酸氫鈉反應(yīng)的定量關(guān)系計算純碳酸氫鈉的質(zhì)量，再根據(jù)$\frac{NaHC{O}_{3}的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%計算樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)配制一定物質(zhì)的量的濃度溶液的實(shí)驗(yàn)要求，確定需要的儀器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作中對$c=\frac{{n}_{B}}{{V}_{溶液}}$中的n_B和V_溶液的影響判斷對溶液濃度的影響，
（1）①配制過程中需要用到燒杯、玻璃棒、容量瓶，不用集氣瓶，
故選D；
②A、沒有洗滌燒杯或玻璃棒，導(dǎo)致配制的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏小，配制的溶液濃度偏低，
B、如果加水超過了刻度線，取出水使液面恰好到刻度線，溶液濃度減��；
C、容量瓶洗凈后沒有干燥，對溶質(zhì)的物質(zhì)的量及最終溶液的體積都沒有影響，所以不影響配制結(jié)果，
故答案為：C；
（2）滴加硫酸時反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑；
（3）若測得消耗硫酸的體積為20mL，硫酸濃度為1mol/L
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
2         1
n        1mol/L×0.02L
n=0.04mol
 樣品中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.04mol×84g/mol}{4g}$×100%=84%；
故答案為：84%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)探究和分析判斷，主要是實(shí)驗(yàn)基本操作和定量計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．