10.制作糕點(diǎn)常用Na
2CO
3或NaHCO
3作膨松劑,我;瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)Na
2CO
3和NaHCO
3的性質(zhì)進(jìn)行了一系列探究.
【查閱資料】
(1)溶解度比較:
溶解度 | 10℃ | 20℃ | 30℃ | 40℃ |
Na2CO3 | 12.5g | 21.5g | 39.7g | 49.0g |
NaHCO3 | 8.1g | 9.6g | 11.1g | 12.7g |
(2)已知碳酸氫鈉在270℃左右就能分解為碳酸鈉、水和二氧化碳,而碳酸鈉受熱不分解.
(3)常溫下,濃度相同的Na
2 CO
3溶液比NaHCO
3溶液的堿性強(qiáng).
【探究一】NaHCO
3和Na
2CO溶解度差異的探究.
小方同學(xué)分別取xg兩種固體粉末加入20℃10g水中充分溶解,通過(guò)觀察現(xiàn)象區(qū)分出碳酸鈉和碳酸氫鈉,x可能是A.
A.2 B.0.96 C.0.5 D.3
【探究二】Na
2CO
3和NaHCO
3鑒別探究
【猜想與假設(shè)】
(1)甲同學(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(3)乙同學(xué)認(rèn)為固體Na
2CO
3、NaHCO
3可用加熱的方法鑒別.
【實(shí)驗(yàn)探究】(1)甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na
2CO
3、NaHCO
3溶液的試管中,各加入澄清石灰水,觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同,均產(chǎn)生了白色沉淀,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想不一致,即不能用澄清石灰水鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(3)乙同學(xué)分別取了一定量的Na
2CO
3、NaHCO
3固體于大試管中加熱(如圖(一)所示):①加熱Na
2CO
3時(shí),開(kāi)始即見(jiàn)小試管中有少量氣泡產(chǎn)生,繼續(xù)加熱,氣泡逐漸減少,未見(jiàn)澄清石灰水變渾濁,
②加熱NaHCO
3時(shí),丙同學(xué)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與①不同,證實(shí)了自己的猜想是合理的.
【問(wèn)題討論】
(1)小組同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)展開(kāi)了討論,對(duì)甲同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較,并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因(如圖(二)1、圖(二)2).請(qǐng)寫(xiě)出Na
2CO
3與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Ca(OH)
2+Na
2CO
3=CaCO
3↓+2NaOH;寫(xiě)出NaHCO
3與澄清石灰水混合時(shí)參與反應(yīng)的離子:Ca
2+、HC${{O}_{3}}^{-}$、OH
+.
【探究三】測(cè)定某Na
2CO
3和NaHCO
3混合物中NaHCO
3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
【方案一】稱取一定質(zhì)量樣品,置于坩堝中加熱至恒重后,冷卻,稱量剩余固體質(zhì)量,計(jì)算.
(1)坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NaHCO
3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑;
(2)實(shí)驗(yàn)中,需加熱至恒重的目的是保證NaHCO
3全部分解.
【方案二】利用如圖(三)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),裝置B中放有樣品(整套裝置氣密性良好,各裝置中氣體吸收劑足量).
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)檢查裝置的氣密性;(2)稱取樣品10g,加到裝置B中;(3)稱量裝置B、C、D的質(zhì)量(含藥品);(4)連接裝置;(5)加熱;(6)停止加熱繼續(xù)通入空氣;(7)再次稱量裝置B、C、D的質(zhì)量(含藥品).【數(shù)據(jù)記錄】
| 裝置B | 裝置C | 裝置D |
實(shí)驗(yàn)前物質(zhì)的質(zhì)量/g | 180.0 | 200.0 | 122.2 |
實(shí)驗(yàn)后物質(zhì)的質(zhì)量/g | 176.9 | 201.5 | 124.8 |
【問(wèn)題回答】
①如圖裝置C的作用是吸收水蒸氣,裝置C中一個(gè)明顯的錯(cuò)誤是右側(cè)導(dǎo)管伸入液面以下.
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須向裝置內(nèi)通入空氣,裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO
2=Na
2CO
3+H
2O.若沒(méi)有裝置A,造成測(cè)定結(jié)果偏大(填“偏大”“不變”或“偏小”)
【討論分析】
小紅同學(xué)認(rèn)為,表格中三組數(shù)據(jù)都可以計(jì)算該樣品中NaHCO
3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),但小張認(rèn)為不能用C裝置的質(zhì)量變化來(lái)計(jì)算,其理由是裝置A中逸出的水蒸氣會(huì)進(jìn)入裝置C中;改進(jìn)方法:在裝置A、B之間增加一個(gè)濃硫酸的干燥裝置.小王又認(rèn)為用裝置D的質(zhì)量差會(huì)偏大而影響計(jì)算,應(yīng)增加一個(gè)操作:連接D裝置前,緩緩鼓入空氣,目的是排盡裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w.
【數(shù)據(jù)處理】經(jīng)過(guò)反復(fù)討論,大家一致贊成應(yīng)該利用表格中的裝置B的質(zhì)量變化進(jìn)行計(jì)算NaHCO
3和Na
2CO
3混合物中NaHCO
3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)84%.
【拓展應(yīng)用】固體Na
2CO
3中混有少量NaHCO
3,可通過(guò)加熱方法除去.