四、分析与计算题(6分)
23 维C泡腾片是一种常见的补充维生素C的保健品。某品牌维C泡腾片主要成分:维生素C($\ce{C_{6}H_{8}O_{6}}$)、柠檬酸($\ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$)、碳酸氢钠($\ce{NaHCO_{3}}$)、甜菊糖苷、胭脂红……
(1) 每个维生素C分子中共有
个原子。
(2) 通过实验测定维C泡腾片中碳酸氢钠的质量分数。装置如图所示,将维C泡腾片投入蒸馏水中,发生反应:$\ce{H_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3NaHCO_{3}\xlongequal{\;\;}Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$,直到不再产生气体($\ce{NaHCO_{3}}$完全反应)。称量实验前后相关物品的质量,数据如下:
分析实验数据,该维C泡腾片中碳酸氢钠的质量分数是多少?(请写出计算过程)
(3) 维C泡腾片标签中碳酸氢钠的质量分数为21%,和实验测定结果比较,发现实验测定结果明显发生偏差,可能的原因是
(填字母)。
A. 反应后残留的液体中溶有部分$\ce{CO_{2}}$
B. 逸出的$\ce{CO_{2}}$气体带出部分水蒸气
C. 锥形瓶液体上方空间内还残留了部分$\ce{CO_{2}}$未全部逸出
答案：23. (1) 20
(2) 解:根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总质量不变,由表中数据可知,生成二氧化碳的质量为$70.00\ \mathrm{g}+50.00\ \mathrm{g}+4.00\ \mathrm{g}-123.78\ \mathrm{g}=0.22\ \mathrm{g}$;设该维C泡腾片中碳酸氢钠的质量为$x$。
$\ce{H_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3NaHCO_{3}\xlongequal{\;\;}Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
$252\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad132$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad0.22\ \mathrm{g}$
$\dfrac{252}{132}=\dfrac{x}{0.22\ \mathrm{g}}\quad x=0.42\ \mathrm{g}$
该维C泡腾片中碳酸氢钠的质量分数为$\dfrac{0.42\ \mathrm{g}}{4.00\ \mathrm{g}}×100\%=10.5\%$。
答:该维C泡腾片中碳酸氢钠的质量分数是10.5%。
(3) AC
解析：
【分析】
第(1)问：根据维生素C的化学式，将分子中各原子的个数相加，即可得到单个维生素C分子的总原子数；
第(2)问：利用质量守恒定律，反应前后装置总质量的差值为生成二氧化碳的质量，再结合化学方程式中碳酸氢钠与二氧化碳的质量关系，计算出碳酸氢钠的质量，最后根据质量分数公式计算其在维C泡腾片中的质量分数；
第(3)问：分析实验测定结果偏差的原因，需判断各选项对生成二氧化碳质量测定值的影响，进而确定正确选项。
【解析】
(1) 维生素C的化学式为$\ce{C_{6}H_{8}O_{6}}$，每个维生素C分子中含有的原子总数为：$6 + 8 + 6 = 20$；
(2) 根据质量守恒定律，生成二氧化碳的质量为：$70.00\ \mathrm{g} + 50.00\ \mathrm{g} + 4.00\ \mathrm{g} - 123.78\ \mathrm{g} = 0.22\ \mathrm{g}$；
设维C泡腾片中碳酸氢钠的质量为$x$，
$\ce{H_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3NaHCO_{3}\xlongequal{\;\;}Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad252\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad132$
$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad0.22\ \mathrm{g}$
$\dfrac{252}{132} = \dfrac{x}{0.22\ \mathrm{g}}$，解得$x = 0.42\ \mathrm{g}$；
则碳酸氢钠的质量分数为：$\dfrac{0.42\ \mathrm{g}}{4.00\ \mathrm{g}} × 100\% = 10.5\%$；
(3) 分析偏差原因：A选项，反应后残留液体溶有部分$\ce{CO_{2}}$，导致逸出的$\ce{CO_{2}}$质量偏小，计算出的碳酸氢钠质量偏小，结果偏低；B选项，逸出的$\ce{CO_{2}}$带出部分水蒸气，会使总质量减少更多，测得的$\ce{CO_{2}}$质量偏大，结果偏高；C选项，锥形瓶上方残留部分$\ce{CO_{2}}$未逸出，导致测得的$\ce{CO_{2}}$质量偏小，结果偏低；故正确选项为AC。
【答案】
(1) 20；(2) 10.5%；(3) AC
【知识点】
化学式的计算、化学方程式的计算、质量守恒定律
【点评】
本题结合生活中的维C泡腾片，将化学知识与实际应用结合，考查了化学式原子个数计算、化学方程式计算及实验误差分析，既注重基础计算能力，又考查分析问题的能力，综合性较强。
【难度系数】
0.6
