Question

14．“套管實驗”是將一支較小的玻璃儀器裝入另外一個玻璃儀器中，經(jīng)組裝來完成原來需要更多儀器進行的實驗，因其具有許多優(yōu)點，被廣泛應用于化學實驗中，如圖1實驗為“套管實驗”，小試管內(nèi)塞有沾有無水硫酸銅粉末的棉花糖．請觀察實驗裝置，分析實驗原理．

回答下列問題：
（1）該實驗的目的是探究（或證明）碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分成解產(chǎn)生CO₂和H₂O，而碳酸鈉穩(wěn)定．
（2）該實驗的現(xiàn)象是棉花糖上的粉末變藍、B中澄清石灰水變渾濁，B中發(fā)生反應的離子方程式是Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）一段時間后結(jié)束實驗，待裝置冷卻，取出小試管中固體溶于水，然后滴加1mol/L鹽酸，產(chǎn)生CO₂的量與鹽酸的量的關(guān)系如圖2所示，其中合理的是B、C．
（4）取10.0g碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物充分進行加熱，將生成的CO₂氣體通入足量澄清石灰水中完全吸收，測得生成沉淀4.0g，則原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為32.8%．

Answer 1

分析 （1）碳酸氫鈉受熱易分解，小試管中為碳酸氫鈉，說明溫度低時可分解；
（2）碳酸氫鈉分解生成二氧化碳，二氧化碳使石灰水變渾濁；
（3）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，則加熱一段時間后固體為Na₂CO₃或Na₂CO₃、NaHCO₃，結(jié)合NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O、Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O及圖象解答；
（4）發(fā)生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O、Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，可知2NaHCO₃～CaCO₃，以此計算．

解答 解：（1）碳酸氫鈉受熱易分解，小試管中為碳酸氫鈉，說明溫度低時可分解，而碳酸鈉受熱溫度高，碳酸鈉不分解，所以該實驗的目的是探究（或證明）碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分成解產(chǎn)生CO₂和H₂O，而碳酸鈉穩(wěn)定，
故答案為：探究（或證明）碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分成解產(chǎn)生CO₂和H₂O，而碳酸鈉穩(wěn)定；
（2）碳酸氫鈉分解生成二氧化碳，棉花糖上的粉末變藍，B中澄清石灰水變渾濁，B中離子反應為Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：棉花糖上的粉末變藍、B中澄清石灰水變渾濁；Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，則加熱一段時間后固體為Na₂CO₃或Na₂CO₃、NaHCO₃，
若完全分解，只有碳酸鈉，由Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃、NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O可知，開始不生成氣體，且生成氣體和不生成氣體時消耗酸相同，圖象C符合；
若部分分解，則固體為Na₂CO₃、NaHCO₃，由NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O、Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O可知，開始不生成氣體，但生成氣體消耗的酸大于不生成氣體時消耗的酸，圖象B符合，
故答案為：B、C；
（4）發(fā)生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O、Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，可知2NaHCO₃～CaCO₃，n（CaCO₃）=$\frac{4.0g}{100g/mol}$=0.04mol，則n（NaHCO₃）=0.08mol，則原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{10.0g-84g/mol×0.08mol}{10.0g}$×100%=32.8%，故答案為：32.8%．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設計，為高頻考點，把握碳酸氫鈉的不穩(wěn)定性及實驗裝置的作用為解答的關(guān)鍵，注意（3）中固體成分、發(fā)生的反應及圖象關(guān)系為解答的難點，題目難度中等．