Question

11．某實(shí)驗(yàn)小組擬用50mL NaOH溶液吸收CO₂氣體，制備Na₂CO₃溶液．

（I）向50mL NaOH溶液中逐漸通入一定量的CO₂（假設(shè)溶液體積不變），隨后取此溶液10mL，將其稀釋至100mL，并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1mol•L^-1的鹽酸，產(chǎn)生CO₂氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）與所加入的鹽酸的體積關(guān)系如圖1所示．
（1）寫出OA段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-．
（2）NaOH在吸收CO₂后，所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度之比為1：1．
（3）產(chǎn)生的CO₂體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為0.056L．
（4）原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.75mol/L
（II）為了防止通入的CO₂氣體過量生成NaHCO₃，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：
①用25mL NaOH溶液吸收CO₂氣體，至CO₂氣體不再溶解；
②小火煮沸溶液1min～2min；
③在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使其充分混合，此方案能制得較純凈的Na₂CO₃（第一步的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示）
（1）寫出①、③兩步的化學(xué)反應(yīng)方程式①NaOH+CO₂=NaHCO₃．③NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O
（2）裝置B中盛放的試劑是飽和NaHCO₃溶液，作用是除去二氧化碳中HCl．
（3）有人認(rèn)為將實(shí)驗(yàn)步驟②、③的順序?qū)φ{(diào)，即先混合再煮沸更合理，你認(rèn)為對嗎？不對（填“對”或“不對”），理由若不先除去溶液中溶解的CO₂氣體，則實(shí)驗(yàn)③加入的NaOH溶液將有一部分與CO₂氣體反應(yīng)，使NaOH溶液不能完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃．這樣制取的Na₂CO₃中就會(huì)混有NaHCO₃．
（4）實(shí)驗(yàn)室中吸收尾氣的方法很多．如圖裝置中可以用來吸收氨氣的是ACE．

Answer 1

分析 （I）（1）碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)方程式為：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，根據(jù)圖知，加入稀鹽酸時(shí)沒有氣體生成，如果溶質(zhì)完全是碳酸鈉，碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉、碳酸氫鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳時(shí)消耗的稀鹽酸體積應(yīng)該相等，實(shí)際上OA段消耗鹽酸量是AB段的2倍，說明溶液中溶質(zhì)有Na₂CO₃和NaOH，OA段為NaOH、碳酸鈉和稀鹽酸的反應(yīng)；
（2）中和NaOH消耗HCl的體積為50mL-25mL=25mL，根據(jù)反應(yīng)消耗鹽酸的體積計(jì)算NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比；
（3）生成二氧化碳消耗消耗25mL鹽酸，根據(jù)NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑計(jì)算二氧化碳體積；
（4）生成CO₂氣體最大時(shí)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進(jìn)而計(jì)算c（NaOH）；
（II）①用25mL NaOH溶液吸收CO₂氣體，至CO₂氣體不再溶解，二者完全反應(yīng)生成NaHCO₃，發(fā)生NaOH+CO₂=NaHCO₃；
②小火煮沸溶液1min～2min，可除去溶液中過量的CO₂；
③在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使其充分混合，發(fā)生NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，得較純凈的Na₂CO₃，
（1）①、③兩步的反應(yīng)分別是NaOH和足量二氧化碳的反應(yīng)、NaOH和碳酸氫鈉的反應(yīng)；
（2）A裝置是制取二氧化碳，鹽酸具有揮發(fā)性，所以生成的二氧化碳中含有HCl，B裝置是除去二氧化碳中HCl，且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，應(yīng)該用飽和碳酸氫鈉溶液；
（3）如果實(shí)驗(yàn)步驟②③的順序?qū)φ{(diào)，溶液中溶解了部分二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)，使氫氧化鈉的量減少，混合液中碳酸氫鈉和氫氧化鈉的物質(zhì)的量不相等；
（4）有緩沖裝置的能防止倒吸．

解答 解：（I）（1）碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)方程式為：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，根據(jù)圖知，加入稀鹽酸時(shí)沒有氣體生成，如果溶質(zhì)完全是碳酸鈉，碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉、碳酸氫鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳時(shí)消耗的稀鹽酸體積應(yīng)該相等，實(shí)際上OA段消耗鹽酸量是AB段的2倍，說明溶液中溶質(zhì)有Na₂CO₃和NaOH，OA段為NaOH、碳酸鈉和稀鹽酸的反應(yīng)，離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
（2）中和NaOH消耗HCl的體積為50mL-25mL=25mL，由方程式可知NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于兩個(gè)過程分別消耗鹽酸的體積之比，故NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比=25mL：25mL=1：1，則二者的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，
故答案為：1：1；
（3）生成二氧化碳消耗消耗25mL鹽酸，根據(jù)NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，可知CO₂體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為0.025L×0.1mol/L×22.4L/mol=0.056L，
故答案為：0.056L；
D．生成CO₂氣體最大時(shí)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075L×0.1mol/L=0.0075mol，故原氫氧化鈉溶液的濃度=$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=0.75mol/L，
故答案為：0.75mol/L；
（II）①用25mL NaOH溶液吸收CO₂氣體，至CO₂氣體不再溶解，二者完全反應(yīng)生成NaHCO₃，發(fā)生NaOH+CO₂=NaHCO₃；
②小火煮沸溶液1min～2min，可除去溶液中過量的CO₂；
③在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使其充分混合，發(fā)生NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，得較純凈的Na₂CO₃，
（1）①、③兩步的反應(yīng)分別是NaOH和足量二氧化碳的反應(yīng)、NaOH和碳酸氫鈉的反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為NaOH+CO₂=NaHCO₃、NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
故答案為：NaOH+CO₂=NaHCO₃；NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（2）A裝置是制取二氧化碳，鹽酸具有揮發(fā)性，所以生成的二氧化碳中含有HCl，B裝置是除去二氧化碳中HCl，且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，應(yīng)該用飽和飽和NaHCO₃溶液，所以B中溶液是飽和NaHCO₃溶液，作用是除去二氧化碳中HCl，
故答案為：飽和NaHCO₃溶液；除去二氧化碳中HCl；
（3）如果實(shí)驗(yàn)步驟②③的順序?qū)φ{(diào)，溶液中溶解了部分二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)，使氫氧化鈉的量減少，混合液中碳酸氫鈉和氫氧化鈉的物質(zhì)的量不相等，所以NaOH溶液不能完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃．這樣制取的Na₂CO₃中就會(huì)混有NaHCO₃．
故答案為：不對；若不先除去溶液中溶解的CO₂氣體，則實(shí)驗(yàn)③加入的NaOH溶液將有一部分與CO₂氣體反應(yīng)，使NaOH溶液不能完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃．這樣制取的Na₂CO₃中就會(huì)混有NaHCO₃；
（4）A．吸收裝置中的導(dǎo)管下連漏斗，漏斗的邊緣緊靠液面，有緩沖作用氣體充分被吸收能防止倒吸，故A正確；
B．吸收裝置中的導(dǎo)氣管插入到液面，易吸收易溶性氣體，但產(chǎn)生倒吸，故B錯(cuò)誤；
C．與A相似，可起到防止倒吸作用，故C正確；
D．尾氣沒有被吸收，而是排放到大氣中造成污染，故D錯(cuò)誤；
E．吸收裝置中的導(dǎo)管沒直接伸入到液體中，而是與燒瓶連接緊密，有緩沖作用氣體充分被吸收，能防止倒吸，故E正確．
故選ACE．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)評價(jià)及計(jì)算能力，注意防倒吸的裝置，題目難度不大．