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【題目】2020年春節(jié),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,F(xiàn)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(fā)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(xiàn)上述現(xiàn)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(shù)

(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(shù)為多少________?(寫出計算過程)

(三)拓展延伸:興趣小組將CO2持續(xù)通入一定濃度一定量的NaOH溶液中,用數(shù)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11.08.5。則:

1)圖1中,BC段發(fā)生反應的化學方程式為________;

2)圖2中,DE段溫度變化的原因是________。

【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 CO2NaOH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(fā)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ba、cb、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(shù)為

(三)(1)圖1中,BC段發(fā)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CO2NaOH反應放熱。

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根據(jù)以上信息回答:

(1)在完成操作Ⅰ之前,必須加入的X物質是_______

(2)操作Ⅰ和操作Ⅱ的名稱是______________.該操作中需要將圓形濾紙折疊處理,下列圖示中不該出現(xiàn)的情形是______________(填序號).

(3)在實驗過程中加入過量的NaOH溶液,其實驗目的是_______________

(4)判斷加入的鹽酸“適量”的方法是__________________________

(5)實驗所得精鹽的質量___________________(填“大于”、“小于”或“等于”)粗鹽中NaCl的質量,原因是____________________________________________

寫出其中的一個反應的化學方程式___________________________________

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1)寫出圖中標有序號的儀器名稱:① __。

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