Question

6．碳酸氫鈉常用于食品和醫藥工業，某化學興趣小組對碳酸氫鈉進行探究．
【查閱資料】
Ⅰ．碳酸氫鈉受熱容易分解，生成水、二氧化碳氣體和一種常見的固體物質．
Ⅱ．碳酸鈉溶液呈堿性．
【進行實驗】為了驗證碳酸氫鈉受熱時會分解，興趣小組的同學取一定質量的碳酸氫鈉到銅片上加熱，如圖所示．
（1）加熱一段時間后，觀察到燒杯內壁有水珠（或水霧等）．
（2）充分加熱后，將燒杯迅速倒轉過來，倒入適量的澄清石灰水，振蕩，觀察到石灰水變渾濁．寫出該反應的化學方程式：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）興趣小組的同學認為：充分加熱后的固體產物可能是NaOH或Na₂CO₃．
①他們的依據是量守恒定律（或化學反應前后元素種類不變或化學反應前后原子種類不變或NaHCO₃中含有Na、H、C、O元素）．
②興趣小組為了確定反應后的固體產物成分進行以下實驗，請填寫如表：

實驗	實驗現象	結論
實驗一：取少量反應后的固體產物溶于水，滴入幾滴酚酞試液	溶液變成紅色	固體產物是NaOH， 而不是Na2CO3
實驗二：取少量反應后的固體產物溶于水，加入氯化鈣溶液	產生白色沉淀	固體產物是Na2CO3， 而不是NaOH
實驗三：取少量反應后的固體產物，加入過量稀鹽酸（或稀硫酸、稀硝酸、醋酸）	產生大量氣泡	固體產物是Na2CO3， 而不是NaOH

【討論與評價】實驗一的結論與實驗二、實驗三的結論相反，在討論時興趣小組的同學認為方案一的結論不正確，他們的理由是碳酸鈉溶液呈堿性，也能使無色酚酞變成紅色．
【總結】請寫出碳酸氫鈉受熱分解的化學方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（4）某堿廠的主要產品之一是小蘇打（碳酸氫鈉），為了測定產品中碳酸氫鈉的質量分數（假設該樣品中只含氯化鈉一種雜質），取樣品10.0g逐滴加入稀鹽酸，所得氣體的質量為4.4g．
求：樣品中碳酸氫鈉的質量分數．

Answer 1

分析 實驗部分由于已經假設了加熱后的固體產物是NaOH或Na₂CO₃，所以應分析下面肯定是要利用NaOH和Na₂CO₃性質的不同點來設計實驗，才能得到正確結論．而不能用NaOH和Na₂CO₃的共同性質來設計實驗，如NaOH和Na₂CO₃溶液都呈堿性，所以不能用滴酚酞試液來設計實驗．碳酸氫鈉與鹽酸反應，生成氯化鈉、水和二氧化碳；根據質量關系圖，當加入25.1稀鹽酸時恰好完全反應，放出氣體二氧化碳的質量為4.4g；
由產生二氧化碳氣體的質量計算樣品中碳酸氫鈉的質量；

解答 解：（1）因為已經知道碳酸氫鈉受熱分解時有水生成，所以加熱一段時間后，倒扣的燒杯內壁有水珠出現；
（2）二氧化碳使澄清石灰水變渾濁的化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（3）①根據質量守恒定律可知化學反應前后元素種類不變，因為NaHCO₃中含有Na、H、C、O元素，所以興趣小組的同學認為充分加熱后的固體產物可能是NaOH或Na₂CO₃．
②實驗二：取少量反應后的固體產物溶于水，加入過量氯化鈣溶液，因為NaOH和Na₂CO₃中只Na₂CO₃有和氯化鈣溶液反應生成白色沉淀，所以實驗現象為：產生白色沉淀；實驗三的實驗現象是產生大量氣泡，而NaOH和Na₂CO₃中只有Na₂CO₃和酸反應會產生二氧化碳氣體，所以實驗步驟為：取少量反應后的固體產物，加入過量稀鹽酸．
【討論與評價】實驗一的結論明顯是不正確的，因為NaOH和Na₂CO₃的溶液都顯堿性，都能使滴酚酞試液變紅．
【總結】通過實驗二和實驗三可知碳酸氫鈉受熱分解后的固體產物是Na₂CO₃，所以碳酸氫鈉受熱分解的化學方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（4）設樣品中碳酸氫鈉的質量為x，生成氯化鈉的質量為y
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
84                                     44
 x                                     4.4g
$\frac{84}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=8.4g 
樣品中碳酸氫鈉的質量分數=$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%
故答案為：（1）水珠（或水霧等）；
（2）Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）①質量守恒定律（或化學反應前后元素種類不變或化學反應前后原子種類不變或NaHCO₃中含有Na、H、C、O元素）
②

實驗	實驗現象
方案二：	產生白色沉淀
方案三：取少量反應后的固體產物，加入過量稀鹽酸（或稀硫酸、稀硝酸、醋酸）

【討論與評價】碳酸鈉溶液呈堿性，也能使無色酚酞變成紅色
【總結】2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）84%．

點評 此題是一道實驗設計題，因為此題已經給出了碳酸氫鈉受熱分解后的固體產物可能是NaOH或Na₂CO₃，不用學生探究碳酸氫鈉受熱分解后的固體是什么，使此題的難度有所降低．另外此題也很好的考查了學生們對重要化學方程式的記憶．