Question

【題目】2020年春節，受新冠肺炎疫情影響，許多人宅在家中在廚房練就了一身廚藝。小蘇打和食鹽是廚房中常見物質。現有一包白色固體，可能由碳酸氫鈉、氯化鈉中的一種或兩種物質組成。某化學興趣小組的同學展開了系列研究。

（一）定性分析

（實驗目的）確定白色固體的組成

（實驗方案）：如圖1所示：

（實驗結論）小明同學經過上述實驗得出結論：該白色固體由碳酸氫鈉、氯化鈉兩種物質組成。

（1）步驟①發生反應的化學方程式是________；

（2）步驟②中的澄清石灰水也可以用其它堿溶液代替，如________；

（3）興趣小組同學認真研究討論后認為，此方案不能得出小明同學的結論。一致認為要將上述方案中使用的一種試劑進行調換，如仍出現上述現象，則小明同學的結論正確。調換措施是________。

（二）定量分析

（實驗目的）測定該白色固體中碳酸氫鈉的質量分數

（實驗方案）該小組利用圖2所示的實驗裝置（固定裝置已略去，裝置氣密性良好）進行實驗，每一步反應均完全進行。

（1）首先稱取8克該樣品放入裝置甲中，然后進行有關實驗操作，正確的順序是________（填序號，可重復選擇）

a稱量裝置丙的質量

b打開彈簧夾，通入足量的氮氣，關閉彈簧夾

c打開分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，關閉活塞

（2）如果沒有裝置乙，會造成測定結果________（填“偏大”“偏小”或“不變”）；

（3）裝置丁的作用是________。

（4）在所有操作、實驗步驟均正確的前提下，若測得丙裝置的質量增加2.2克，則該白色固體中碳酸氫鈉的質量分數為多少________？（寫出計算過程）

（三）拓展延伸：興趣小組將CO2持續通入一定濃度一定量的NaOH溶液中，用數字化實驗技術測定反應過程中溶液的pH和溫度變化，結果如圖1、圖2所示。

已知：本實驗條件下，Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分別約為11.0和8.5。則：

（1）圖1中，BC段發生反應的化學方程式為________;

（2）圖2中，DE段溫度變化的原因是________。

Answer 1

【答案】NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑ Ba(OH)2溶液 把步驟①中的稀鹽酸改為稀硝酸 b、a、c、b、a 偏大 防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入丙裝置（二氧化碳和水少一個不得分） 52.5% Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 CO2與NaOH反應放熱

【解析】

碳酸氫銨和稀鹽酸生成氯化鈉、水和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，碳酸氫鈉和硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，碳酸鈉和二氧化碳和水生成碳酸氫鈉。

（1）步驟①發生反應是碳酸氫鈉和稀鹽酸生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式是NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑。

（2）二氧化碳和氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，故步驟②中的澄清石灰水也可以用其它堿溶液代替，如Ba(OH)2溶液。

（3）為防止過量鹽酸或反應生成的氯化鈉對實驗產生影響，故調換措施是把步驟①中的稀鹽酸改為稀硝酸。

[實驗方案]

（1）首先稱取8克該樣品放入裝置甲中，然后進行實驗操作是打開彈簧夾，通入足量的氮氣，關閉彈簧夾，稱量裝置丙的質量，打開分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，關閉活塞，打開彈簧夾，通入足量的氮氣，關閉彈簧夾，稱量裝置丙的質量，故正確的順序是b、a、c、b、a。

（2）如果沒有裝置乙，導致水蒸氣被丙裝置吸收，故會造成測定結果偏大。

（3）裝置丁的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入丙裝置。

（4）設白色固體中碳酸氫鈉的質量為

故該白色固體中碳酸氫鈉的質量分數為

（三）（1）圖1中，BC段發生反應是碳酸鈉和二氧化碳和水生成碳酸氫鈉，反應的化學方程式為Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。

（2）圖2中，DE段二氧化碳和氫氧化鈉反應，反應放熱，故溫度變化的原因是CO2與NaOH反應放熱。