Question

已知碳酸氫鈉在270℃左右就能分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，而碳酸鈉受熱不分解．現有某工廠生產出的一批碳酸氫鈉中混有少量的碳酸鈉，為了測定產品中碳酸氫鈉的質量分數，具體的檢驗步驟如下：
①取一只潔凈的坩堝，稱其質量為a g；再向其中加入樣品．稱得總質量為m₁ g；
②加熱該盛有樣品的坩堝；
③將坩堝充分冷卻，稱量坩堝和剩余固體的質量；
④多次重復步驟②和③至恒重，稱得坩堝和剩余固體的總質量為m₂ g．
（1）寫出碳酸氫鈉受熱分解的化學方程式

 

．
（2）用

 

（填儀器名稱）將加熱后的坩堝放到

 

中（填序號）冷卻．
（3）根據題意，用a、m₁、m₂的代數式表示樣品中碳酸氫鈉的質量分數為

 

．
（4）步驟①、③和④都需要用到精度為0.1g的托盤天平稱量，若本題中（m₁-m₂）的值超過0.6g，假設樣品中碳酸氫鈉的質量分數為90%，則至少需稱樣品多少克？

Answer 1

分析：（1）碳酸氫鈉在270℃左右分解為碳酸鈉、水和二氧化碳．
（2）移取熱的坩堝使用坩堝鉗，碳酸鈉容易吸水，故應放在干燥器內冷卻．
（3）反應前后固體質量差可表示出生成的水蒸氣和二氧化碳氣體的質量共有（m₁-m₂）g，根據方程式利用差量法計算樣品中碳酸氫鈉的質量，再利用質量分數的定義計算．
（4）可設樣品的質量為x，則碳酸氫鈉的質量為90%X．若本題中（m₁-m₂）的值超過0.6g，即生成的水蒸氣和二氧化碳氣體的質量超過0.6g，先按最小值0.6g計，利用化學方程式可以計算．

解答：解：（1）碳酸氫鈉在270℃左右分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，反應方程式為2NaHCO₃═

△  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故答案為：2NaHCO₃

△  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）移取熱的坩堝使用坩堝鉗，碳酸鈉容易吸水，故應放在干燥器內冷卻．
故答案為：坩堝鉗；C．
（3）反應前后固體質量差可表示出生成的水蒸氣和二氧化碳氣體的質量共有（mm₁-mm₂）g，令樣品中碳酸氫鈉的質量為a，則：
2NaHCO₃

△  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑  固體質量減少△m
2×84g                          62g
a                            （m₁-m₂）g
解得：a=

2×84g×(m1-m2)g

62g

=

84(m1-m2)

31

g
所以樣品中碳酸氫鈉的質量分數為

84(m1-m2) 31 g

(m1-a)g

×100%=

84(m1-m2)

31(m1-a)

×100%．
故答案為：

84(m1-m2)

31(m1-a)

×100%．
（4）設樣品的質量為x，則碳酸氫鈉的質量為90%X，若本題中（m₁-m₂）的值超過0.6g，即生成的水蒸氣和二氧化碳氣體的質量超過0.6g，先按最小值0.6g計，則：
2NaHCO₃

△  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑  固體質量減少△m
2×84g                          62g
90%X                           0.6g
所以

90%X

2×84g

=

0.6g

62g

，解得x=1.8g
答：至少需稱樣品1.8g．

點評：本題考查對實驗原理的理解、物質含量測定、化學計算等，難度中等，理解實驗原理是關鍵，是對所學知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，學習中全面把握基礎知識，注意掌握差量法這一計算技巧．