Question

現有NaHCO₃和Na₂CO₃·xH₂O的混合物，為了測定x值，某同學采用如圖所示的裝置進行實驗(CaCl₂、堿石灰均足量)。

(1)A裝置的作用:________________________________________________________________。
(2)B裝置的作用是:_______________________________________________________________。
(3)C裝置的作用是:_________________________________________________________________。
(4)若在裝置A的試管中裝入NaHCO₃和Na₂CO₃·xH₂O的混合物3.7 g，用酒精燈加熱到反應完全，此時B管增重1.89g，C管增重0.22 g，則x的值為______。
(5)該裝置還不是很完善，可能使測定結果偏小，應如何改進________。為什么？___________________________________________________________________________________。

Answer 1

（1）加熱，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃·H₂O失水（2分）
（2）吸收反應中生成的水（1分） （3）吸收反應中生成的CO₂（2分） （4）10（2分）
（5）在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管；為了防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置的中的堿石灰吸收（2分）

試題分析：（1）在加熱的條件下碳酸氫鈉易分解生成碳酸鈉、水和CO₂，而碳酸鈉晶體也易失去結晶水，所以A裝置的作用是加熱，使NaHCO₃分解，使Na₂CO₃·H₂O失水。
（2）無水氯化鈣能吸收水蒸氣，通過稱量反應前后的質量可以得出水蒸氣的質量，因此B裝置的作用是吸收反應中生成的水。
（3）由于反應中還有CO₂生成，而堿石灰可以吸收CO₂，因此通過稱量反應前后的質量，可以得出CO₂的質量，所以C裝置的作用是吸收反應中生成的CO₂。
（4）用酒精燈加熱到反應完全，此時B管增重1.89g，C管增重0.22 g，這說明反應中生成的水蒸氣質量＝1.89g，CO₂質量＝0.22g，物質的量分別是＝0.105mol、 ＝0.005mol。根據反應的方程式2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑可知，該反應中生成的CO₂就是0.005mol，則碳酸氫鈉的物質的量是0.005mol×2＝0.01mol，反應中生成的水是0.005mol。則碳酸鈉在反應中失去的水的物質的量＝0.105mol－0.005mol＝0.100mol。碳酸氫鈉的質量＝0.01mol×84g/mol＝0.84g，則樣品中碳酸鈉晶體的質量＝3.7g－0.84g＝2.86g。則×x＝0.1mol，解得x＝10。
（5）由于空氣中也含有CO₂和水蒸氣，也能被C裝置的中堿石灰吸收，從而導致C管增重偏高，因此測量值偏低。所以改進的措施為在C裝置后再加一個裝有堿石灰的U形管；為了防止空氣中的CO₂和H₂O被C裝置的中的堿石灰吸收。