17.某實(shí)驗(yàn)小組把CO2通入飽和Na2CO3溶液制取NaHCO3,裝置如圖所示(氣密性已檢驗(yàn),部分夾持裝置略):

(1)D中產(chǎn)生NaHCO3的化學(xué)方程式是Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3
(2)請(qǐng)結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋B中溶液的作用CO2在水中存在平衡:CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+,有H2SO4存在時(shí),可使上述平衡向左移動(dòng),從而減少CO2在水中的溶解,同時(shí)吸收揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體.
(3)當(dāng)D中有大量白色固體析出時(shí),停止實(shí)驗(yàn),將固體過(guò)濾、洗滌、干燥備用.為確定固體的成分,實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)方案如下(稱取一定質(zhì)量的固體,配成1000mL溶液作為樣液,其余固體備用):
①方案1:取樣液與澄清的Ca(OH)2溶液混合,出現(xiàn)白色沉淀.
實(shí)驗(yàn)小組對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原理進(jìn)行分析,認(rèn)為該方案不合理,理由是Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀,無(wú)法確定固體的成分中是否含有NaHCO3
②方案2:取樣液與BaCl2溶液混合,出現(xiàn)白色沉淀并有氣體產(chǎn)生.
實(shí)驗(yàn)小組認(rèn)為固體中存在NaHCO3,其離子方程式是2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O.
該小組認(rèn)為不能確定是否存在Na2CO3,你認(rèn)為該結(jié)論是否合理?合理.
③方案3:實(shí)驗(yàn)小組中甲、乙同學(xué)利用NaHCO3的不穩(wěn)定性進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
甲同學(xué):取樣液400mL,用pH計(jì)測(cè)溶液pH,再水浴加熱蒸發(fā)至200mL,接下來(lái)的操作是冷卻到室溫,加水至溶液體積為400mL,再次測(cè)定pH,結(jié)果表明白色固體中存在NaHCO3.為進(jìn)一步證明白色固體是否為純凈的NaHCO3,結(jié)合甲同學(xué)實(shí)驗(yàn),還應(yīng)補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)是取相同質(zhì)量的純凈的NaHCO3配成1000mL溶液,取400mL,重復(fù)甲的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行對(duì)照.
乙同學(xué):利用儀器測(cè)定了固體殘留率隨溫度變化的曲線,如圖所示.
a.根據(jù)A點(diǎn)坐標(biāo)得到的結(jié)論是白色固體為NaHCO3
b.根據(jù)B點(diǎn)坐標(biāo),計(jì)算殘留固體中n(NaHCO3:n(Na2CO3))=71:42.
(殘留率=$\frac{剩余固體的質(zhì)量}{原始固體的質(zhì)量}$×100%)
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),該小組認(rèn)為,可以向飽和Na2CO3溶液中通入過(guò)量CO2制備NaHCO3

分析 (1)由圖可知,A中生成二氧化碳,在D中二氧化碳與碳酸鈉、水反應(yīng)生成碳酸氫鈉;
(2)B中酸可抑制二氧化碳的溶解;
(3)①Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀;
②樣液與BaCl2溶液混合,現(xiàn)白色沉淀并有氣體產(chǎn)生,沉淀為碳酸鋇、氣體為二氧化碳;Na2CO3和BaCl2溶液混合也能生成沉淀;
③甲同學(xué):蒸發(fā)后冷卻,測(cè)定pH,可確定固體存在碳酸氫鈉,補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)為對(duì)比性實(shí)驗(yàn);
乙同學(xué):a.A點(diǎn)說(shuō)明碳酸氫鈉分解,殘留率為63.09%;
b.B點(diǎn)殘留率為80%,以此利用差量法計(jì)算.

解答 解:(1)由圖可知,A中生成二氧化碳,在D中二氧化碳與碳酸鈉、水反應(yīng)生成碳酸氫鈉,該反應(yīng)為Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3,
故答案為:Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3;
(2)B中酸可抑制二氧化碳的溶解,則B中溶液的作用為CO2在水中存在平衡:CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+,有H2SO4存在時(shí),可使上述平衡向左移動(dòng),從而減少CO2在水中的溶解,同時(shí)吸收揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體,
故答案為:CO2在水中存在平衡:CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+,有H2SO4存在時(shí),可使上述平衡向左移動(dòng),從而減少CO2在水中的溶解,同時(shí)吸收揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體;
(3)①Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀,所以無(wú)法確定固體的成分中是否含有NaHCO3
故答案為:Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液發(fā)生反應(yīng)生成白色沉淀,無(wú)法確定固體的成分中是否含有NaHCO3
②樣液與BaCl2溶液混合,現(xiàn)白色沉淀并有氣體產(chǎn)生,沉淀為碳酸鋇、氣體為二氧化碳,離子反應(yīng)為2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O;Na2CO3和BaCl2溶液混合也能生成沉淀,則不能確定是否存在Na2CO3,結(jié)論合理,
故答案為:2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O;合理;
③甲同學(xué):取樣液400mL,用pH計(jì)測(cè)溶液pH,再水浴加熱蒸發(fā)至200mL,接下來(lái)的操作是冷卻到室溫,加水至溶液體積為400mL,再次測(cè)定pH,可確定固體存在碳酸氫鈉,補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)為取相同質(zhì)量的純凈的NaHCO3配成1000mL溶液,取400mL,重復(fù)甲的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行對(duì)照,
故答案為:冷卻到室溫,加水至溶液體積為400mL,再次測(cè)定pH;取相同質(zhì)量的純凈的NaHCO3配成1000mL溶液,取400mL,重復(fù)甲的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行對(duì)照;
乙同學(xué):a.A點(diǎn)說(shuō)明碳酸氫鈉分解,殘留率為63.09%,可知白色固體為碳酸氫鈉,
故答案為:白色固體為NaHCO3;
b.B點(diǎn)殘留率為80%,設(shè)原固體100g,則B點(diǎn)殘留固體為80g,設(shè)生成碳酸鈉為x,則
2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O△m
             106              62
               x              100g-80g
解得x=34.2g,
n(NaHCO3)=$\frac{80g-34.2g}{84g/mol}$=0.55mol,
n(Na2CO3)=$\frac{34.2g}{106g/mol}$=0.32mol,
n(NaHCO3):n(Na2CO3)=71:42,
故答案為:71:42.

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià),涉及物質(zhì)的性質(zhì),鹽類水解、化學(xué)平衡、差量法計(jì)算、圖象分析較等,綜合性較強(qiáng),差量的計(jì)算方法為解答的難點(diǎn),題目難度較大.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

7.化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境、生活密切相關(guān).下列說(shuō)法正確的是( 。
A.CO2、CH4、N2等均是造成溫室效應(yīng)的氣體
B.“地溝油”經(jīng)過(guò)加工處理后,可以用來(lái)制造燃油
C.鐵粉、生石灰、硅膠是食品包裝中常用的干燥劑
D.目前加碘食鹽主要添加的是KI

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8.FeCl3具有凈水作用,但腐蝕設(shè)備,所以工業(yè)上常選用電浮選凝聚法處理污水.其原理是保持污水的pH在5.0~6.0之間,通過(guò)電解生成Fe(OH)3沉淀.某課外小組用電浮選凝聚法處理污水,設(shè)計(jì)如圖所示裝置示意圖.
(1)氯化鐵能用作水處理劑的原因是Fe3++3H2O=Fe(OH)3(膠體)+3H+,F(xiàn)e(OH)3膠體能吸附并沉降水中懸浮的物質(zhì)(用離子方程式及必要的文字說(shuō)明);
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小,導(dǎo)電能力較差,產(chǎn)生氣泡速率緩慢,無(wú)法使懸浮物形成浮渣.此時(shí),應(yīng)向污水中加入適量的C;
A.BaSO4    B.CH3CH2OH     C.Na2SO4D.NaOH
(3)電解池陽(yáng)極發(fā)生了兩個(gè)電極反應(yīng),其中一個(gè)反應(yīng)生成一種無(wú)色氣體,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式分別是:ⅠFe-2e-=Fe2+,Ⅱ2H2O-4e-=4H++O2↑;
(4)電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+
(5)該燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料作電極.為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(如圖).A物質(zhì)的化學(xué)式是CO2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

5.綠礬是一種重要的化工原料.
【問(wèn)題1】綠礬晶體(FeSO4•7H2O)由于保存不妥或長(zhǎng)久放置,容易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì).為探究綠礬樣品的變質(zhì)情況,某化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)方案.
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備:取少量綠礬樣品,用蒸餾水在燒杯中配成溶液.
(1)方案1:取少量溶液,加入幾滴KSCN試劑(寫(xiě)化學(xué)式),如果觀察到的現(xiàn)象是溶液變血紅色;實(shí)驗(yàn)結(jié)論:證明綠礬樣品已被氧化.
(2)方案2:取少量溶液,加入幾滴酸性KMnO4溶液,如果觀察到的現(xiàn)象是溶液不褪色.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:證明綠礬樣品完全被氧化.
(3)使用FeSO4時(shí),如要防止Fe3+的干擾,可以加入適量鐵粉進(jìn)行除雜,寫(xiě)出加入鐵粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+
(4)要從FeSO4溶液中得到綠礬晶體,必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、自然干燥,在這一系列操作中沒(méi)有用到的儀器有B(此空填序號(hào))
A.蒸發(fā)皿   B.石棉網(wǎng)     C.燒杯      D.玻璃棒
【問(wèn)題2】灼燒綠礬的反應(yīng)方程式:2(FeSO4•7H2O)═Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O
工業(yè)上常通過(guò)高溫分解FeSO4的方法制備Fe2O3,為檢驗(yàn)FeSO4高溫分解的氣體產(chǎn)物中是否含有SO2和SO3,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):將FeSO4高溫分解產(chǎn)生的氣體通入如圖所示的裝置中.請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
(1)裝置I中氯化鋇溶液中可觀察到現(xiàn)象有白色沉淀產(chǎn)生.若氯化鋇溶液足量,將最后所得沉淀過(guò)濾、洗滌、烘干后稱重為2.33克,則灼燒綠礬的過(guò)程中轉(zhuǎn)移了0.02mol的電子.
(2)裝置II中試劑為品紅溶液,其作用是檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體中是否含SO2
(3)裝置III中試劑為NaOH溶液,其作用是除去多余的SO2,防止污染空氣.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

12.下列各組中,互為同素異形的是( 。
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2.《新修本草》是我國(guó)古代中藥學(xué)著作之一,記載藥物844種,其中有關(guān)于“青礬”的描述為:“本來(lái)綠色,新出窟未見(jiàn)風(fēng)者,正如瑠璃…燒之赤色…”據(jù)此推測(cè),“青礬”的主要成分為(  )
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9.張亭棟研究小組受民間中醫(yī)啟發(fā),發(fā)現(xiàn)As2O3(俗稱砒霜)對(duì)白血病有明顯的治療作用.氮(N)、磷(P)、砷(As)等都是VA族的元素,該族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途.回答下列問(wèn)題:

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(2)P和S是同一周期的兩種元素,P的第一電離能比S大,原因是P的p亞層是半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,所以第一電離能比硫的大.
(3)NH4+中H-N-H的鍵角比NH3中H-N-H的鍵角大(填“大”或“小”),原因是NH4+中的氮原子上均為成鍵電子,而NH3分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子,孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力.
(4)Na3AsO4中含有的化學(xué)鍵類型包括離子鍵、共價(jià)鍵;AsO43-的空間構(gòu)型為正四面體,As4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示,則在該化合物中As的雜化方式是sp3
(5)化合物NH5中的所有原子最外層都滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則NH5是離子晶體.
(6)白磷(P4)的晶體屬于分子晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2(小圓圈表示白磷分子).己知晶胞的邊長(zhǎng)為a cm,阿伏加德羅常數(shù)為NA mol-l,則該晶胞中含有的P原子的個(gè)數(shù)為16,該晶體的密度為$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm-3(用含NA、a的式子表示).

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6.下列廚房中常見(jiàn)物質(zhì),溶于水之后形成的溶液能產(chǎn)生“丁達(dá)爾”效應(yīng)的是(  )
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7.常溫下,相同pH的氫氧化鈉和醋酸鈉溶液加水稀釋,平衡時(shí)pH 隨溶液體積變化的曲線如圖所示,則下列敘述不正確的是(  )
A.b、c兩點(diǎn)溶液的導(dǎo)電能力不相同
B.a、b、c三點(diǎn)溶液中水的電離程度a>c>b
C.用相同濃度的鹽酸分別與等體積的b、c處溶液反應(yīng),消耗鹽酸體積Vb=Vc
D.c點(diǎn)溶液中C(H+)+C(CH3COOH)=C(OH-

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