Question

某學�；瘜W科研小組從文獻資料上獲得如下信息：NaHCO₃在潮濕的空氣中會緩慢分解成Na₂CO₃、H₂O和CO₂．為了驗證這一信息，該科研小組將一瓶在潮濕空氣中久置的NaHCO₃樣品混合均勻后，進行如下實驗：
（1）在一個質(zhì)量為ag的蒸發(fā)皿中加入一些樣品，稱得總質(zhì)量為bg．用酒精燈對其充分加熱，冷卻后稱得其總質(zhì)量為cg．殘留在蒸發(fā)皿中的固體是（填化學式）

 

．
（2）另稱取相同質(zhì)量的樣品放入錐形瓶中，實驗裝置如圖所示．為了保證實驗成功，所選用針筒的最大刻度值應大于或等于

 

（mL）．（設實驗在標準狀況下進行）
（3）打開活塞逐滴加入稀硫酸，至沒有氣泡產(chǎn)生為止．針筒中收集到氣體折算成標準狀況下的體積為VmL（滴入稀硫酸的體積及針筒活塞的內(nèi)壁的摩擦力忽略不計）．該科研小組設稱取的每份樣品中的Na₂CO₃、NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為x、y，且沒有利用化學方程式進行計算，就列出了如下算式：x+y=

VmL

22400mL?mol-1

，他們依據(jù)的原理是

 

．根據(jù)相似原理，請完成下列算式：2x+y=

 

由上述兩算式，該科研小組通過計算，得出了樣品中的Na₂CO₃、NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）碳酸氫鈉加熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳氣體和水，據(jù)此判斷殘留在蒸發(fā)皿中的固體；
（2）根據(jù)差量法計算出樣品中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子數(shù)計算出生成二氧化碳的體積；
（3）分別根據(jù)碳原子、鈉原子守恒列式即可計算出碳酸鈉、碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答： 解：（1）碳酸氫鈉加熱發(fā)生的反應方程式為：2NaHO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，所以殘留在蒸發(fā)皿中的固體為碳酸鈉，故答案為：Na₂CO₃；
（2）2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O△m
      168       106             62
     m（NaHCO₃）              （b-c）g
ag樣品中含有碳酸氫鈉的質(zhì)量為：m（NaHCO₃）=

168×(b-c)g

62

=

168(b-c)

62

g，碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為：n（NaHCO₃）=

168(b-c) 62

84g/mol

=

b-c

31

mol，根據(jù)反應2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O 可知，放出二氧化碳的物質(zhì)的量為：n（CO₂）=

1

2

n（NaHCO₃）=

b-c

62

mol，
最終得到的cg固體為碳酸鈉，則碳酸鈉的物質(zhì)的量為：

c-a

106

mol，
根據(jù)碳原子守恒，生成二氧化碳的物質(zhì)的量為：

b-c

62

mol+

c-a

106

mol=（

b-c

62

+

c-a

106

）mol，
標況下生成的二氧化碳的體積為：22400mL/mol×（

b-c

62

+

c-a

106

）mol=22400（

b-c

62

+

c-a

106

）mL，
故答案為：22400（

b-c

62

+

c-a

106

）mL；
（3）標況下VmL二氧化碳的物質(zhì)的量為：

VmL

22400mL?mol-1

，根據(jù)碳原子守恒可知，x+y=

VmL

22400mL?mol-1

；
根據(jù)鈉原子守恒可知，2x+y=

c-a

106

×2，
故答案為：原子守恒； 

c-a

106

×2．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設計，題目難度中等，正確理解題干信息為解答關鍵，注意掌握物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設計原則，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學計算、化學實驗能力．