Question

4．實驗室選用以下裝置制取純凈、干燥的CO₂，并進一步探究CO₂的性質(zhì)．

（1）A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；要達到實驗?zāi)康模瑧?yīng)選用的裝置有ABCF；裝置中導(dǎo)管接口從左到右的連接順序為：a接e、d接b、c接f．利用A裝置還可以制取其他氣體，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑（寫出一個即可）．
（2）化學(xué)小組的同學(xué)在收集滿CO₂的集氣瓶中放入燃燒的鈉，鈉繼續(xù)燃燒，充分反應(yīng)后生成黑色的碳和一種白色固體．
[做出猜想]①氧化鈉   ②碳酸鈉   ③氧化鈉和碳酸鈉的混合物   ④氫氧化鈉   ⑤碳酸氫鈉
指出以上不合理的猜想并說明理由：④和⑤，反應(yīng)物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉．
[查閱資料]氧化鈉為白色粉末，溶于水生成氫氧化鈉；碳酸鈉溶液呈堿性．
[實驗探究]取少量該樣品溶于水，將溶液分成兩份，其中一份中加入酚酞溶液，變紅；向另一份中先加入過量CaCl₂溶液，出現(xiàn)白色沉淀，過濾，向濾液里滴加酚酞溶液，無明顯現(xiàn)象．
[得出結(jié)論]白色物質(zhì)為碳酸鈉．鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）將一定質(zhì)量的碳酸鈉加入到100g水中得澄清透明溶液，取$\frac{1}{2}$該溶液，向其中加10%CaCl₂的溶液至恰好不再產(chǎn)生沉淀，所得沉淀質(zhì)量與加入CaCl₂溶液質(zhì)量的關(guān)系如圖2所示，則碳酸鈉的總質(zhì)量及反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別是多少？

Answer 1

分析 （1）實驗室通常用大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)不需要加熱，大理石和石灰石的主要成分是碳酸鈣，能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；  
氯化氫易溶于水；
二氧化碳的密度比空氣大；
濃硫酸具有吸水性，可以用作二氧化碳的干燥劑；
通常情況下，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣；
（2）化學(xué)反應(yīng)前后，元素種類不變；
氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液都是顯堿性的溶液，都能夠使酚酞試液變紅色；
碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
鈉和二氧化碳在點燃條件下反應(yīng)生成碳和碳酸鈉；
（3）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進行相關(guān)方面的計算．

解答 解：（1）A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
要達到實驗?zāi)康模瑧?yīng)選用的裝置有ABCF；
裝置中導(dǎo)管接口從左到右的連接順序為：a接e、d接b、c接j；
利用A裝置，通過過氧化氫和二氧化錳還可以制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；ABF；e、d、b、c、j；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）④和⑤不合理，因為反應(yīng)物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉；
向另一份中先加入過量CaCl₂溶液，出現(xiàn)白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉，過濾，向濾液里滴加酚酞溶液，無明顯現(xiàn)象，說明溶液中不含有氫氧化鈉，因此白色物質(zhì)為碳酸鈉；
鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃
故填：④和⑤，反應(yīng)物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉；碳酸鈉；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）設(shè)該溶液中碳酸鈉質(zhì)量為x，與氯化鈣反應(yīng)生成氯化鈉質(zhì)量為y，
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl，
  106         100    117
   x          10g     y
$\frac{106}{x}=\frac{100}{10g}=\frac{117}{y}$
x=10.6g，y=11.7g，
則碳酸鈉的總質(zhì)量為：10.6g+10.6g=21.2g，
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{11.7g}{10.6g+50g+111g-10g}$×100%=7.2%，
答案：
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；ABCF；e、d、b、c、j；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）[做出猜想]：④和⑤，反應(yīng)物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉；碳酸鈉；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
[得出結(jié)論]碳酸鈉；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）Na₂CO₃固體的質(zhì)量為21.2 g；NaCl溶液的質(zhì)量分數(shù)為7.2%．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．