Question

12．NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物，為了測定x值，某同學采用如圖所示的裝置進行實驗（CaCl₂、堿石灰均足量）．
（1）A裝置的作用是使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃•H₂O失水．
（2）B裝置的作用是吸收反應中生成的水．
（3）C裝置的作用是吸收反應中生成的CO₂．
（4）若在裝置A的試管中裝入NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物3.7g，用酒精燈加熱到反應完全，此時B管增重1.89g，C管增重0.22g，則x的值為10．
（5）該裝置還不是很完善，可能使測定結果偏小，應如何改進在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管．為什么？

Answer 1

分析 （1）在加熱的條件下碳酸氫鈉易分解生成碳酸鈉、水和CO₂，而碳酸鈉晶體也易失去結晶水，所以A裝置的作用是加熱，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃•H₂O失水；
（2）無水氯化鈣能吸收水蒸氣，通過稱量反應前后的質量可以得出水蒸氣的質量，因此B裝置的作用是吸收反應中生成的水；
（3）由于反應中還有CO₂生成，而堿石灰可以吸收CO₂，因此通過稱量反應前后的質量，可以得出CO₂的質量，所以C裝置的作用是吸收反應中生成的CO₂；
（4）用酒精燈加熱到反應完全，此時B管增重1.89g，C管增重0.22 g，這說明反應中生成的水蒸氣質量=1.89g，CO₂質量=0.22g，物質的量分別是$\frac{1.89g}{18g/mol}$=0.105mol、$\frac{0.22g}{44g/mol}$=0.005mol．根據(jù)反應的方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑可知，該反應中生成的CO₂就是0.005mol，則碳酸氫鈉的物質的量是0.005mol×2=0.01mol，反應中生成的水是0.005mol．則碳酸鈉在反應中失去的水的物質的量=0.105mol-0.005mol=0.100mol．碳酸氫鈉的質量=0.01mol×84g/mol=0.84g，計算得到碳酸鈉質量分數(shù)；
（5）由于空氣中也含有CO₂和水蒸氣，也能被C裝置的中堿石灰吸收，從而導致C管增重偏高，因此測量值偏低；所以改進的措施為在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管；為了防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置的中的堿石灰吸收．

解答 解：（1）在加熱的條件下碳酸氫鈉易分解生成碳酸鈉、水和CO₂，而碳酸鈉晶體也易失去結晶水，所以A裝置的作用是加熱，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃•H₂O失水；
故答案為：使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃•H₂O失水；
（2）無水氯化鈣能吸收水蒸氣，通過稱量反應前后的質量可以得出水蒸氣的質量，因此B裝置的作用是吸收反應中生成的水；
故答案為：吸收反應中生成的水；
（3）由于反應中還有CO₂生成，而堿石灰可以吸收CO₂，因此通過稱量反應前后的質量，可以得出CO₂的質量，所以C裝置的作用是吸收反應中生成的CO₂；
故答案為：吸收反應中生成的CO₂；
（4）用酒精燈加熱到反應完全，此時B管增重1.89g，C管增重0.22 g，這說明反應中生成的水蒸氣質量=1.89g，CO₂質量=0.22g，物質的量分別是$\frac{1.89g}{18g/mol}$=0.105mol、$\frac{0.22g}{44g/mol}$=0.005mol．根據(jù)反應的方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑可知，該反應中生成的CO₂就是0.005mol，則碳酸氫鈉的物質的量是0.005mol×2=0.01mol，反應中生成的水是0.005mol．則碳酸鈉在反應中失去的水的物質的量=0.105mol-0.005mol=0.100mol．碳酸氫鈉的質量=0.01mol×84g/mol=0.84g，則樣品中碳酸鈉晶體的質量=3.7g-0.84g=2.86g．則$\frac{2.86g}{（106+18x）g/mol}$×x=0.1mol，解得x=10；
故答案為：10；
（5）由于空氣中也含有CO₂和水蒸氣，也能被C裝置的中堿石灰吸收，從而導致C管增重偏高，因此測量值偏低；所以改進的措施為在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管；為了防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置的中的堿石灰吸收；
故答案為：在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管；為了防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置的中的堿石灰吸收．

點評 本題考查了物質組成的實驗探究和實驗測定方法分析，質量分數(shù)計算應用，掌握實驗基本操作和物質性質是關鍵，題目難度中等．