Question

2020年春节，受新冠肺炎疫情影响，许多人宅在家中在厨房练就了一身厨艺。小苏打和食盐是厨房中常见物质。现有一包白色固体，可能由碳酸氢钠、氯化钠中的一种或两种物质组成。某化学兴趣小组的同学展开了系列研究。

（一）定性分析

（实验目的）确定白色固体的组成

（实验方案）：如图1所示：

（实验结论）小明同学经过上述实验得出结论：该白色固体由碳酸氢钠、氯化钠两种物质组成。

（1）步骤①发生反应的化学方程式是________；

（2）步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替，如________；

（3）兴趣小组同学认真研究讨论后认为，此方案不能得出小明同学的结论。一致认为要将上述方案中使用的一种试剂进行调换，如仍出现上述现象，则小明同学的结论正确。调换措施是________。

（二）定量分析

（实验目的）测定该白色固体中碳酸氢钠的质量分数

（实验方案）该小组利用图2所示的实验装置（固定装置已略去，装置气密性良好）进行实验，每一步反应均完全进行。

（1）首先称取8克该样品放入装置甲中，然后进行有关实验操作，正确的顺序是________（填序号，可重复选择）

a称量装置丙的质量

b打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹

c打开分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞

（2）如果没有装置乙，会造成测定结果________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；

（3）装置丁的作用是________。

（4）在所有操作、实验步骤均正确的前提下，若测得丙装置的质量增加2.2克，则该白色固体中碳酸氢钠的质量分数为多少________？（写出计算过程）

（三）拓展延伸：兴趣小组将CO₂持续通入一定浓度一定量的NaOH溶液中，用数字化实验技术测定反应过程中溶液的pH和温度变化，结果如图1、图2所示。

已知：本实验条件下，Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH分别约为11.0和8.5。则：

（1）图1中，BC段发生反应的化学方程式为________;

（2）图2中，DE段温度变化的原因是________。

Answer

NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑ Ba(OH)2溶液 把步骤①中的稀盐酸改为稀硝酸 b、a、c、b、a 偏大 防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙装置（二氧化碳和水少一个不得分） 52.5% Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 CO2与NaOH反应放热

【解析】

碳酸氢铵和稀盐酸生成氯化钠、水和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀，碳酸氢钠和硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，碳酸钠和二氧化碳和水生成碳酸氢钠。

（1）步骤①发生反应是碳酸氢钠和稀盐酸生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式是NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑。

（2）二氧化碳和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀，故步骤②中的澄清石灰水也可以用其它碱溶液代替，如Ba(OH)2溶液。

（3）为防止过量盐酸或反应生成的氯化钠对实验产生影响，故调换措施是把步骤①中的稀盐酸改为稀硝酸。

[实验方案]

（1）首先称取8克该样品放入装置甲中，然后进行实验操作是打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹，称量装置丙的质量，打开分液漏斗的活塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞，打开弹簧夹，通入足量的氮气，关闭弹簧夹，称量装置丙的质量，故正确的顺序是b、a、c、b、a。

（2）如果没有装置乙，导致水蒸气被丙装置吸收，故会造成测定结果偏大。

（3）装置丁的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙装置。

（4）设白色固体中碳酸氢钠的质量为

故该白色固体中碳酸氢钠的质量分数为

（三）（1）图1中，BC段发生反应是碳酸钠和二氧化碳和水生成碳酸氢钠，反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。

（2）图2中，DE段二氧化碳和氢氧化钠反应，反应放热，故温度变化的原因是CO2与NaOH反应放热。