Question

Ⅰ．為探究CO₂和NaOH確實發(fā)生了化學反應(yīng)，某實驗小組的同學設(shè)計了下列4種實驗裝置，請回答下列問題：

（1）選擇實驗裝置C，簡述出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象以及產(chǎn)生該實驗現(xiàn)象的原因：

 

，

 

．
（2）某同學質(zhì)疑上述所有實驗設(shè)計，該同學質(zhì)疑的依據(jù)是

 

．
（3）實驗D向錐形瓶中滴入過量的濃NaOH溶液后，滴加

 

溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，說明原實驗中生成了CO₃^2-．
Ⅱ．（4）向100mL2mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO₂，充分反應(yīng)后將溶液蒸發(fā)結(jié)晶，使溶質(zhì)完全析出，得到白色固體（不考慮結(jié)晶水）．試設(shè)計實驗確認該白色固體的成分．
①提出合理假設(shè)．
假設(shè)1：NaHCO₃和Na₂CO₃；     假設(shè)2：只有Na₂CO₃；
假設(shè)3：只有NaHCO₃；          假設(shè)4：

 

．
②基于假設(shè)1，設(shè)計實驗方案證明固體中含有NaHCO₃．（限選實驗試劑及儀器：1moL?L^-1HCl溶液、0.5moL?L^-1BaCl₂溶液、1mol?L^-1 Ba（OH）₂溶液、甲基橙試液、酚酞試液、蒸餾水、試管、過濾裝置．

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結(jié)論

（5）實驗小組的同學用鹽酸滴定的方法測定白色固體（NaHCO₃和Na₂CO₃）中NaHCO₃的物質(zhì)的量分數(shù)．若用酚酞作指示劑，逐滴加入鹽酸至溶液由紅色變無色時Na₂CO₃完全轉(zhuǎn)化為NaHCO₃．將上述白色固體溶于水配得250ml溶液，取25.00mL 于錐形瓶中用酚酞作指示劑滴定至溶液由紅色變無色時消耗0.2000moL?L^-1HCl溶液25.00mL．白色固體中NaHCO₃的物質(zhì)的量分數(shù)=

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）選擇實驗裝置C，氧化錐形瓶中 氣體壓強變化分析現(xiàn)象和原因；
（2）根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)，即能和氫氧化鈉反應(yīng)，也能和溶液中的水反應(yīng)，且溶解于水的性質(zhì)回答；
（3）過量的氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成的是碳酸鈉，驗證碳酸鈉的存在利用氯化鈣溶液進行驗證；
Ⅱ、（4）①依據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)過程分析判斷，二氧化碳少量會得到氫氧化鈉和碳酸鈉混合溶液，恰好按照1：2反應(yīng)生成碳酸鈉，二氧化碳過量可以生成碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物，二氧化碳足量生成碳酸氫鈉；
②要驗證NaHCO₃和Na₂CO₃同時存在，根據(jù)題中所給試劑，要首先利用中性溶液BaCl₂檢驗出碳酸鈉，并將碳酸根離子全部沉淀，過濾后再濾液中加入鹽酸生成氣體分析判斷含有碳酸氫鈉；
（5）依據(jù)滴定實驗計算混合物中碳酸鈉物質(zhì)的量，依據(jù)氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)生成的混合物中鈉元素守恒計算得到碳酸氫鈉物質(zhì)的量，計算得到物質(zhì)的量分數(shù)．

解答：解：Ⅰ、（1）選擇實驗裝置C，探究CO₂和NaOH確實發(fā)生了化學反應(yīng)，膠頭滴管中的氫氧化鈉溶液擠入錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，錐形瓶中氣體壓強減小，氣球變大，
故答案為：氣球變大，滴入的氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)，錐形瓶中氣體壓強減小，氣球增大；
（2）二氧化碳通入氫氧化鈉溶液時，二氧化碳也能溶解于水，且和水反應(yīng)生成碳酸，也會出現(xiàn)類似上述現(xiàn)象，
故答案為：二氧化碳通入氫氧化鈉溶液時，二氧化碳也能溶解于水，且和水反應(yīng)生成碳酸，也會出現(xiàn)類似上述現(xiàn)象；
（3）實驗D向錐形瓶中滴入過量的濃NaOH溶液后，滴加氯化鈣溶液生成白色沉淀證明生成碳酸鈉，
故答案為：氯化鈣；
Ⅱ、（4）①碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)過程分析判斷，二氧化碳少量會得到氫氧化鈉和碳酸鈉混合溶液，恰好按照1：2反應(yīng)生成碳酸鈉，二氧化碳過量可以生成碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物，二氧化碳足量生成碳酸氫鈉，
故答案為：NaOH和Na₂CO₃；
②要驗證NaHCO₃和Na₂CO₃同時存在，根據(jù)題中所給試劑，要首先利用中性溶液BaCl₂檢驗出碳酸鈉，并將碳酸根離子全部沉淀，過濾后再濾液中加入鹽酸生成氣體分析判斷含有碳酸氫鈉，
故答案為：取固體與試管中加水溶解，加入氯化鈣溶液，過濾，向濾液中加入鹽酸，出現(xiàn)白色沉淀，在過濾后的濾液中加入鹽酸有氣體生成證明含有碳酸氫鈉；
（5）向100mL2mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO₂，反應(yīng)生成Na₂CO₃和NaHCO₃，白色固體溶于水配得250ml溶液，取25.00mL 于錐形瓶中用酚酞作指示劑滴定至溶液由紅色變無色時消耗0.2000moL?L^-1HCl溶液25.00mL．反應(yīng)反應(yīng)Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl依據(jù)消耗的鹽酸物質(zhì)的量為0.025L×0.2mol/L=0.005mol，則250ml溶液中含有0.5molNa₂CO₃物質(zhì)的量為0.05mol，n（Na⁺）=0.1mol，依據(jù)鈉元素守恒可知，鈉元素共為0.1L×2mol/L=0.2mol，原混合物中含有NaHCO₃物質(zhì)的量為為0.1mol；碳酸氫鈉物質(zhì)的量分數(shù)=

0.1mol

0.1mol+0.05mol

×100%=66.7%，故答案為：66.7%．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)和成分的實驗探究方法和實驗設(shè)計應(yīng)用，反應(yīng)產(chǎn)物判斷，元素守恒的計算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．