Question

【題目】化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用下圖裝置完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①向下推注射器，將少量溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的NaOH溶液注入裝有過量CO2的瓶中。

②打開K1和K3，丙中部分液體流入甲。

③關(guān)閉K1，打開K2，乙中部分液體流入丙，風(fēng)哨鳴叫。

④觀察并記錄現(xiàn)象后，倒掉所有藥品，清洗儀器。

⑤只將15%的NaOH溶液換成等體積的59%的NaOH溶液，其余藥品完全不變，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

(1)提出疑問一：甲裝置中，CO2與NaOH是否發(fā)生了反應(yīng)?

王同學(xué)：兩次實(shí)驗(yàn)中，丙中部分液體流入甲，若觀察到第一次流入甲中的液體體積_____ (填“>”、“<”或“=”)第二次的體積，則可說明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。

李同學(xué)：兩次實(shí)驗(yàn)中，丙中部分液體流入甲，若觀察到甲中有氣泡，也能說明CO2與 NaOH發(fā)生了反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為_______________________。

(2)提出疑問二：丙裝置中，稀鹽酸和Ca(OH)2是否發(fā)生了反應(yīng)?

張同學(xué)：兩次實(shí)驗(yàn)中，乙中部分液體流入丙，且若丙中溶液____ (填序號)，均可說明稀鹽酸和Ca(OH)2發(fā)生了反應(yīng)。

A 第一次為紅色，第二次為無色

B 第一次為無色，第二次為紅色

C 兩次均為無色

D 兩次均為紅色

(3)交流討論：有同學(xué)提出，完成上述步驟①后，打開K1和K2，若乙中部分液體流入甲，且甲中有白色沉淀生成，也能說明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。你認(rèn)為正確嗎?______________(填“正確”或“錯誤”)。

(4)總結(jié)反思：上述所有實(shí)驗(yàn)中，為判斷兩種混合時無現(xiàn)象的物質(zhì)之間是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，同學(xué)們用到了以下哪些方法或思路? ______________ (填序號) 。

A 對比實(shí)驗(yàn)

B 證明有無新物質(zhì)生成

C 借助其他藥品的反應(yīng)現(xiàn)象

(5)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：將上述所有實(shí)驗(yàn)后的物質(zhì)倒入廢液缸中充分反應(yīng)后，未看到白色沉淀生成，則廢液缸的溶液中除酚酞外，一定有的溶質(zhì)是________________(填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】< Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ BC 錯誤 ABC NaCl、CaCl2

【解析】

(1)提出疑問一：

王同學(xué)：實(shí)驗(yàn)中，二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，甲裝置中瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小。兩次實(shí)驗(yàn)中，第一次使用的是15%的NaOH溶液，第二次使用的是等體積的59%的NaOH溶液，第二次使用的氫氧化鈉溶液濃度大，含有的氫氧化鈉多。因?yàn)榈谝淮螌?shí)驗(yàn)中集氣瓶內(nèi)CO2過量，第二次實(shí)驗(yàn)中因?yàn)槭褂玫臍溲趸�鈉量更多，所以吸收的二氧化碳更多，瓶內(nèi)壓強(qiáng)比第一次實(shí)驗(yàn)更小。打開K1和K3，因?yàn)榧籽b置中瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，兩次實(shí)驗(yàn)中都會出現(xiàn)丙中部分液體流入甲，但第二次流入的更多。因此觀察到第一次流入甲中的液體體積<第二次的體積，則可說明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。

李同學(xué)：兩次實(shí)驗(yàn)中，丙中部分液體流入甲，若觀察到甲中有氣泡，也能說明CO2與 NaOH發(fā)生了反應(yīng)，這是因?yàn)?/span>CO2與NaOH發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，因此甲中產(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

(2)提出疑問二：

因?yàn)橄←}酸和Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，但乙中是滴有酚酞的氫氧化鈣溶液，溶液呈紅色，乙中部分液體流入丙，如果和鹽酸完全反應(yīng)，溶液應(yīng)該由紅色變?yōu)闊o色；如果不能完全反應(yīng)，溶液仍呈紅色。本題中，第二次實(shí)驗(yàn)使用的氫氧化鈉溶液濃度比第一次大，因此第二次實(shí)驗(yàn)中丙流入甲的鹽酸應(yīng)該比第一次多，丙瓶內(nèi)壓強(qiáng)比第一次小，第二次實(shí)驗(yàn)中乙流入丙的氫氧化鈣溶液就更多，因此如果第一次氫氧化鈣溶液為紅色，第二次也應(yīng)該是紅色，A說法錯誤；如果第一次丙中為無色，說明流入的氫氧化鈣完全被反應(yīng)，而第二次實(shí)驗(yàn)中乙流入丙的氫氧化鈣溶液更多，且第二次丙中留下來的鹽酸更少，因此第二次實(shí)驗(yàn)中，流入丙的氫氧化鈣就可能沒有被完全反應(yīng)，溶液呈紅色，B符合題意；如果兩次均為無色，說明兩次實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈣和鹽酸完全發(fā)生了反應(yīng)，因?yàn)槿绻麣溲趸�鈣在溶液中存在，溶液應(yīng)該呈紅色，故C符合題意；如果兩次均為紅色，說明溶液中含有氫氧化鈣，因此無法說明氫氧化鈣與鹽酸是否發(fā)生了反應(yīng)，D不符合題意。

故在丙中溶液發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：B或C，方可說明稀鹽酸和Ca(OH)2發(fā)生了反應(yīng)。

(3)交流討論：

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中甲裝置內(nèi)二氧化碳過量，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以沉淀不能肯定是碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成。題中該同學(xué)的說法錯誤。

(4)總結(jié)反思：

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中二氧化碳過量，第一次實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉溶液的濃度小于第二次實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉溶液的濃度，而第二次實(shí)驗(yàn)中倒流入甲的丙中溶液比第一次多，說明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，這是利用了對比實(shí)驗(yàn)的方法；兩次實(shí)驗(yàn)中，丙中部分液體流入甲，若觀察到甲中有氣泡，也能說明CO2與 NaOH發(fā)生了反應(yīng)，這是因?yàn)?/span>CO2與 NaOH反應(yīng)生成的碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，這是證明有無新物質(zhì)生成的方法；乙中滴有酚酞的氫氧化鈣溶液進(jìn)入丙中，憑借溶液中的酚酞是否由紅色變?yōu)闊o色，證明氫氧化鈣和鹽酸是否反應(yīng)這是借助于酚酞溶液的變色來證明反應(yīng)是否進(jìn)行，屬于借助其他藥品的反應(yīng)現(xiàn)象的方法。故上述所有實(shí)驗(yàn)中，為判斷兩種混合時無現(xiàn)象的物質(zhì)之間是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，同學(xué)們用到的方法或思路是：ABC。

(5)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：

將上述所有實(shí)驗(yàn)后的物質(zhì)倒入廢液缸中充分反應(yīng)后，未看到白色沉淀生成，說明無碳酸鈣存在，根據(jù)元素守恒，溶液中一定含有鈣離子，則溶液中一定不含碳酸根離子；如果碳酸根離子和鹽酸的反應(yīng)在甲中完成，因?yàn)樘妓岣�離子已反應(yīng)完，而在鹽酸和碳酸鹽反應(yīng)前，鹽酸肯定先和氫氧化鈉反應(yīng)，故氫氧化鈉不可能存在；如果碳酸根離子和鹽酸的反應(yīng)在廢液缸進(jìn)行，因?yàn)樘妓岣�離子已反應(yīng)完，而在鹽酸和碳酸鹽反應(yīng)前，鹽酸肯定先和氫氧化鈉、氫氧化鈣反應(yīng)，故氫氧化鈉、氫氧化鈣都不可能存在；因此不管什么情況氫氧化鈉都不存在；因?yàn)楸�中鹽酸倒流入甲后鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉，氯化鈉跟本實(shí)驗(yàn)中涉及到的物質(zhì)都不反應(yīng)，所以廢液缸中一定有氯化鈉；因?yàn)槿芤褐幸欢ê�有鈣離子，還含有氯離子，所以廢液缸中一定有氯化鈣；因?yàn)轭}中沒有提供混合之后廢液缸中廢液的顏色，故無法判斷是否有氫氧化鈣，當(dāng)然也無法證明鹽酸是否剩余。則廢液缸的溶液中除酚酞外，一定有的溶質(zhì)是：NaCl、CaCl2。