Question

小強(qiáng)同學(xué)看到媽媽將買來的排水口洗凈劑（主要成分：過碳酸鈉、檸檬酸）灑在廚房排水口網(wǎng)狀蓋的底部，倒上溫水后迅速冒出氣泡．為了解其反應(yīng)過程，他與學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行了如下探究．
【探究一】為探究氣體的成分，同學(xué)們設(shè)計(jì)如圖1實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)中觀察到如下現(xiàn)象：A中有氣泡產(chǎn)生；B中的澄清石灰水變渾濁；C中收集到的氣體能使燃著的木條燃燒更旺．由此同學(xué)們得出結(jié)論：生成的兩種氣體是

O₂、CO₂

（填化學(xué)式）．
【探究二】為探究過碳酸鈉溶于水后所得溶液中溶質(zhì)的成分，同學(xué)們找來過碳酸鈉試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象：取少量過碳酸鈉試劑溶于溫水中，發(fā)現(xiàn)有氣泡緩緩冒出，形成無色溶液X；取少量溶液X加入MnO₂，發(fā)現(xiàn)迅速產(chǎn)生大量氣泡，用帶火星木條放在管口，木條復(fù)燃．
（2）提出問題：無色溶液X中的溶質(zhì)有哪些物質(zhì)？
（3）猜想與假設(shè)：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，X溶液中一定存在的溶質(zhì)是

H₂O₂

；還可能存在Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH中的一種或幾種．
（4）查找資料：資料1：氯化鈣溶液呈中性；氯化鈣溶液與碳酸氫鈉溶液混合不發(fā)生反應(yīng)；
資料2：NaHCO₃溶液呈堿性，與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀．
（5）實(shí)驗(yàn)過程：小強(qiáng)同學(xué)取少量溶液，加入稀鹽酸，有大量氣泡產(chǎn)生，得出結(jié)論溶液中含有碳酸鈉．其他同學(xué)提出異議，理由是

NaHCO₃與稀鹽酸反應(yīng)也產(chǎn)生氣泡

．更改方案后，小組同學(xué)對溶液X中的溶質(zhì)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．請將下列實(shí)驗(yàn)方案填寫完整．

實(shí)驗(yàn)操作	主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①取樣，滴加 CaCl2 溶液	出現(xiàn)白色沉淀	證明溶液中有Na2CO3
②取上層清液，滴加 Ca（OH）2 溶液	無白色沉淀產(chǎn)生	證明溶液中無NaHCO3
③取樣， 加入過量氯化鈣溶液，充分反應(yīng)后滴加酚酞試劑	不變色	證明溶液中無NaOH

（6）實(shí)驗(yàn)反思：根據(jù)資料，NaHCO₃溶液能與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀．于是，同學(xué)們猜想：碳酸氫鈉與氫氧化鈉是否可以發(fā)生

NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O

（寫方程式）這樣的反應(yīng)？
【探究三】某同學(xué)帶來一包膨松劑，想要探究其成分究竟是碳酸鈉還是碳酸氫鈉，查閱資料得知，向碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，首先發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，其后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．現(xiàn)取少量粉末溶于水，向其中逐滴滴加溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀鹽酸．放出氣體的總質(zhì)量與所滴入稀鹽酸的質(zhì)量關(guān)系曲線如圖2所示，請根據(jù)題意回答問題：
（1）該膨松劑成分為

碳酸氫鈉或NaHCO₃

，當(dāng)?shù)渭酉←}酸至圖2中B點(diǎn)時(shí)，燒杯中溶液的pH

＜

7（填＞、=、＜）．
（2）實(shí)驗(yàn)中放出二氧化碳多少克？（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析：【探究一】根據(jù)氧氣的助燃性及二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁分析判斷；
【探究二】（3）因?yàn)闊o色溶液X中加入二氧化錳有氧氣生成，因此無色溶液X中含有的一種溶質(zhì)是過氧化氫；
（5）碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)也能生成二氧化碳，與碳酸鈉反應(yīng)現(xiàn)象相同；
①根據(jù)氯化鈣與碳酸氫鈉不反應(yīng)，可取上述無色液體X少量于試管中，加入足量的氯化鈣溶液，產(chǎn)生白色沉淀，因此一定有碳酸鈉；
②根據(jù)題意：NaHCO₃溶液呈堿性，與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀，石灰水與碳酸鈉溶液反應(yīng)也生成沉淀，所以要證明溶液中有碳酸氫鈉，可取①中反應(yīng)后上層清液適量，加入氫氧化鈣溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則含有碳酸氫鈉；
③氯化鈣溶液呈中性，所以可取樣，加入過量氯化鈣溶液，充分反應(yīng)后滴加酚酞試劑，若不變色，說明沒有氫氧化鈉；
（6）據(jù)NaHCO₃溶液能與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀，推測NaHCO₃溶液與氫氧化鈉反應(yīng)方程式；
【探究三】（1）由題意知，向碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，首先發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，其后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，而圖示中粉末與鹽酸一經(jīng)混合就產(chǎn)生氣體，推測是碳酸氫鈉；A點(diǎn)生成氣體的量達(dá)到最大，其后不再增加，說明A點(diǎn)時(shí)二者恰好反應(yīng)，B點(diǎn)時(shí)鹽酸過量，鹽酸溶液的pH值＜7；
（2）恰好反應(yīng)時(shí)消耗鹽酸的質(zhì)量是73g，據(jù)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知溶質(zhì)的質(zhì)量，并結(jié)合方程式計(jì)算二氧化碳的質(zhì)量．

解答：解：【探究一】二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，這是二氧化碳的特性；氧氣具有助燃性，因此能使燃著的木條燃燒更旺；
【探究二】（3）因?yàn)闊o色溶液X中加入二氧化錳有氧氣生成，因此無色溶液X中含有的一種溶質(zhì)是過氧化氫；
（5）碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)也能生成二氧化碳，與碳酸鈉反應(yīng)現(xiàn)象相同；
①根據(jù)氯化鈣與碳酸氫鈉不反應(yīng)，可取上述無色液體X少量于試管中，加入足量的氯化鈣溶液，產(chǎn)生白色沉淀，因此一定有碳酸鈉；
②根據(jù)題意：NaHCO₃溶液呈堿性，與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀，石灰水與碳酸鈉溶液反應(yīng)也生成沉淀，所以要證明溶液中有碳酸氫鈉，可取①中反應(yīng)后上層清液適量，加入氫氧化鈣溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則含有碳酸氫鈉；
③氯化鈣溶液呈中性，所以可取樣，加入過量氯化鈣溶液，充分反應(yīng)后滴加酚酞試劑，若不變色，說明沒有氫氧化鈉；
（6）NaHCO₃溶液能與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀，依據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，說明生成的沉淀是碳酸鈣，同時(shí)生成水；據(jù)此推測NaHCO₃溶液與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，方程式是：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
【探究三】（1）由題意知，向碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，首先發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，其后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，而圖示中粉末與鹽酸一經(jīng)混合就產(chǎn)生氣體，推測是碳酸氫鈉；A點(diǎn)生成氣體的量達(dá)到最大，其后不再增加，說明A點(diǎn)時(shí)二者恰好反應(yīng)，B點(diǎn)時(shí)鹽酸過量，鹽酸溶液的pH值＜7；
（2）恰好反應(yīng)時(shí)消耗鹽酸的質(zhì)量是73g，據(jù)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知溶質(zhì)的質(zhì)量是73g×10%=7.3g
設(shè)實(shí)驗(yàn)中放出二氧化碳的質(zhì)量是x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑?
       73              44?
       7.3g            x
 

73

7.3g

=

44

x

    x=4.4g
答：實(shí)驗(yàn)中放出二氧化碳4.4g．
故答案為：[探究一]O₂、CO₂；        
[探究二]（3）H₂O₂；
NaHCO₃與稀鹽酸反應(yīng)也產(chǎn)生氣泡；

實(shí)驗(yàn)操作	主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①CaCl2	出現(xiàn)白色沉淀
②�、僦蟹磻�(yīng)后上層清液適量，加入Ca（OH）2
③加入過量氯化鈣溶液，充分反應(yīng)后滴加酚酞試劑	有白色沉淀產(chǎn)生，酚酞不變紅（溶液為無色）

NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
【探究三】（1）碳酸氫鈉或NaHCO₃；＜；
（2）恰好反應(yīng)時(shí)消耗鹽酸的質(zhì)量是73g，據(jù)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知溶質(zhì)的質(zhì)量是73g×10%=7.3g
設(shè)實(shí)驗(yàn)中放出二氧化碳的質(zhì)量是x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑?
       73              44?
       7.3g            x
 

73

7.3g

=

44

x

    x=4.4g
答：實(shí)驗(yàn)中放出二氧化碳4.4g．

點(diǎn)評：本題是對實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究，考查了學(xué)生對于常見氣體--氧氣、二氧化碳性質(zhì)的掌握，及分析資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，書寫方程式的能力，同時(shí)考查了依據(jù)方程式結(jié)合圖象的計(jì)算，要依據(jù)題意細(xì)心分析，才能得出正確的答案．