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【題目】小明在實驗室發(fā)現一瓶天然堿樣品,其中可能含有碳酸鈉和碳酸氫鈉,他們是一對好兄弟,小明對他們的性質、組成和變化進行探究。

【查閱資料】

120 時,碳酸鈉溶解度是21.5克,碳酸氫鈉溶解度是9.6克。

22NaHCO3+ Ca(OH)2= Na2CO3 +CaCO3↓+H2O

3Ca(HCO3)2 +Na2CO3= CaCO3↓+2NaHCO3

4CaCl2 稀溶液與 NaHCO3稀溶液混合無沉淀、與Na2CO3稀溶液混合有沉淀

.了解他們的性質

1)有道菜叫豬肚炒大蒜,豬肚美味又營養(yǎng),但最大的煩惱就是難以清洗,人們常加入碳酸鈉來去除油膩和異味,這是利用其溶液顯________(填)性。

220 時,向飽和碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳,看到白色渾濁,小明經過推理可能發(fā)生化合反應,則生成物是______________,鈉鹽均溶于水,為什么渾濁呢?查閱資料:白色渾濁的原因是____________________________________________________。

3)在老師的指導下,小明同學設計了圖裝置,用碳酸鈉和碳酸氫鈉做了對比實驗。實驗中小試管內沾有無水硫酸銅粉末的棉花球變成藍色,a燒杯中石灰水無明顯現象,b燒杯中石灰水了現白色渾濁。

試回答: 結論:_______(填碳酸鈉碳酸氫鈉)受熱分解出水和CO2等物質 ;

寫出b燒杯中發(fā)生反應的化學方程式________________。

.探究樣品的成分

【提出問題】天然堿樣品含有什么成分?

【假設猜想】

假設一:天然堿成分為碳酸氫鈉;

假設二:天然堿成分為碳酸鈉;

假設三:天然堿成分為____________________。

【實驗方案】

下列操作可選藥品NaOH溶液、 稀鹽酸、 Ca(OH)2溶液、 CaCl2溶液

實驗操作

實驗現象

實驗結論

操作一:取天然堿樣品少量溶于足量水后,加入過量的___________(如果操作一有沉淀,則進行操作二)

無沉淀出現

假設一成立

操作二:待操作一中反應充分后過濾,并在濾液中加入過量的_________________,觀察。

__________

假設二成立

現象略

假設三成立

【結論】假設一成立

.記錄變化的過程

1)若該樣品為碳酸氫鈉,加入到盛有足量稀鹽酸的燒杯中(燒杯質量為116.9克),不斷用玻璃棒攪拌。反應過程用精密儀器測得燒杯和混合物的總質量(m)與反應時間(t)關系如圖所示,求所得溶液中溶質質量分數___________________。

總結反思

2)小明同學在數據分析時發(fā)現,若依據上述操作及圖表測得的碳酸氫鈉質量比真實值大,則可能原因是__________________________________。

【答案】 堿性 NaHCO3 20 時,碳酸氫鈉溶解度較小 碳酸氫鈉 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物 CaCl2溶液 Ca(OH)2溶液 無沉淀出現 25% 會發(fā)出氯化氫或帶出水蒸氣

【解析】(1)堿性物質可以與油脂反應,可用于去除油膩和異味,所以溶液顯堿性。

(2)飽和碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳,會發(fā)生Na2CO3+H2O+CO2 =2NaHCO3;由于20 ℃時,碳酸鈉溶解度是21.5克,碳酸氫鈉溶解度是9.6克,碳酸氫鈉溶解度較小,所以碳酸氫鈉會析出;

(3)①無水硫酸銅粉末的棉花球變成藍色,說明有水生成,a燒杯中石灰水無明顯現象,b燒杯中石灰水了現白色渾濁,說明a中無二氧化碳生成,而b中有二氧化碳生成,即得出碳酸氫鈉受熱會分解,碳酸鈉受熱不分解(或碳酸鈉比碳酸氫鈉穩(wěn)定)的結論;

②氫氧化鈣和二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水;反應的化學方程式為:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;

【假設猜想】天然堿成分可能是碳酸氫鈉,也可能是碳酸鈉,或碳酸氫鈉和碳酸鈉;

【實驗方案】操作一:根據“CaCl2 稀溶液與 NaHCO3稀溶液混合無沉淀、與Na2CO3稀溶液混合有沉淀”取天然堿樣品少量溶于足量水后,加入過量的 CaCl2稀溶液,無沉淀出現,假設一成立;

操作二:待操作一中反應充分后過濾,并在濾液中加入過量的 Ca(OH)2溶液,如果不產生沉淀,說明假設二成立;

從坐標讀出燒杯總質量的變化為:172.5-163.7=8.8g是生成二氧化碳的質量;

設產生8.8克二氧化碳需碳酸氫鈉的質量為x

 Na2CO3+HCl=NaCl+H2O+CO2

58.5 44

  x 8.8g

x=11.7g

所得溶液中溶質質量分數 ×100%=25%。

(7)稀鹽酸揮發(fā)出的HCl氣體隨CO2氣體排出,從而導致所測純度偏大(或水蒸氣隨CO2氣體排出,從而導致所測純度偏大)。

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