Question

5．根據如圖1回答問題：

（1）若選用A裝置用高錳酸鉀制取氧氣，還需補充的一種儀器是酒精燈（填名稱），反應的化學方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）實驗室若選用B裝置制取二氧化碳，則需要改正的一點是應使用向上排空氣法收集；請你寫出用石灰石與稀鹽酸反應制取二氧化碳的化學方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）制取的二氧化碳進行如圖2實驗：
（4）同學們在做完“二氧化碳的制取和性質”實驗后，廢液缸中盛有大量的鹽酸與氯化鈣的混合溶液（不考慮其它雜質）．為了對廢液進行處理，某同學做了如圖3實驗：取廢液缸上層清野20.0g于燒杯中，逐滴滴入溶質質量分數為5.3%的碳酸鈉如直至過量，滴入碳酸鈉溶液的質量與生成沉淀的質量的變化關系如圖所示．請計算：
①當廢液中鹽酸完全反應時，生成的二氧化碳的質量為多少？
②當廢液中兩種物質剛好消耗完畢時，所得溶液中溶質的質量分數為多少？（計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據反應原理和反應條件來選擇反應需要的儀器，并完成化學方程式的書寫；
（2）二氧化碳的密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，并據反應原理書寫方程式；
（3）產生沉淀前消耗20.0g碳酸鈉溶液，這是與廢液中鹽酸反應的碳酸鈉溶液的質量，由于鹽酸反應的碳酸鈉溶液的質量和質量分數，根據二者反應的化學方程式可以計算出生成氯化鈉和二氧化碳的質量．
由兩種反應生成的氯化鈉的質量和除以所得溶液的質量就得到所得溶液中氯化鈉的質量分數．

解答 解：（1）高錳酸鉀在加熱的條件下可以分解產生二氧化錳、錳酸鉀和氧氣，化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，該反應需要加熱，故填：酒精燈；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）二氧化碳的密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，不能用向下排空氣法收集，所以應將集氣瓶正放；碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，故填：應使用向上排空氣法收集；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（4）①設與鹽酸反應時，生成氯化鈉的質量為x，生成二氧化碳的質量為y．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106           117  44
20.0g×5.3%    x   y
$\frac{106}{117}=\frac{20.0g×5.3%}{x}$
x=1.17g
$\frac{106}{44}=\frac{20.0g}{y}$
y=0.44g
②設與氯化鈣反應時，需要碳酸鈉溶液的質量為z，生成氯化鈉的質量為w．
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106           100      117
z•5.3%        1g        w
$\frac{106}{z×5.3%}=\frac{100}{1g}=\frac{117}{w}$
z=20.0g
w=1.17g
實際參加反應的碳酸鈉溶液的質量為
20.0g+20.0g=40.0g
所得溶液中氯化鈉的質量分數為$\frac{1.17g+1.17g}{20.0g+40.0g-1g-0.44g\\;}$×100%≈4.0%
答：生成二氧化碳0.44g．所得溶液中氯化鈉的質量分數為4.0%

點評 本題主要考查含雜質物質的化學方程式計算和溶質質量分數的計算，難度較大．