Question

8．實驗室選用以下裝置制取純凈、干燥的CO₂，并進一步探究CO₂的性質．

（1）A中反應的化學方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；要達到實驗目的，應選用的裝置有ABF；裝置中導管接口從左到右的連接順序為：a接e、d接b、c接j．利用A裝置還可以制取其他氣體，有關反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑（寫出一個即可）．
（2）化學小組的同學在收集滿CO₂的集氣瓶中放入燃燒的鈉，鈉繼續燃燒，充分反應后生成黑色的碳和一種白色固體．
【做出猜想】①氧化鈉  ②碳酸鈉 ③氧化鈉和碳酸鈉的混合物  ④氫氧化鈉  ⑤碳酸氫鈉
指出以上不合理的猜想并說明理由：④和⑤，反應物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉．
【查閱資料】氧化鈉為白色粉末，溶于水生成氫氧化鈉；碳酸鈉溶液呈堿性．
【實驗探究】取少量該樣品溶于水，將溶液分成兩份，其中一份中加入酚酞溶液，變紅；向另一份中先加入過量CaCl₂溶液，出現白色沉淀，過濾，向濾液里滴加酚酞溶液，無明顯現象．
【得出結論】白色物質為碳酸鈉．鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）將一定質量的碳酸鈉加入到100g水中得澄清透明溶液，取$\frac{1}{2}$該溶液，向其中加10% CaCl₂的溶液至恰好不再產生沉淀，所得沉淀質量與加入CaCl₂溶液質量的關系如圖所示，則碳酸鈉的總質量及反應后溶液中溶質的質量分數分別是多少？

Answer 1

分析 （1）實驗室通常用大理石或石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應不需要加熱，大理石和石灰石的主要成分是碳酸鈣，能和稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；  
氯化氫易溶于水；
二氧化碳的密度比空氣大；
濃硫酸具有吸水性，可以用作二氧化碳的干燥劑；
通常情況下，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣；
（2）化學反應前后，元素種類不變；
氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液都是顯堿性的溶液，都能夠使酚酞試液變紅色；
碳酸鈉和氯化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
鈉和二氧化碳在點燃條件下反應生成碳和碳酸鈉；
（3）根據提供的數據可以進行相關方面的計算．

解答 解：（1）A中反應的化學方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
要達到實驗目的，應選用的裝置有ABF；
裝置中導管接口從左到右的連接順序為：a接e、d接b、c接j；
利用A裝置，通過過氧化氫和二氧化錳還可以制取氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；ABF；e、d、b、c、j；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）④和⑤不合理，因為反應物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉；
向另一份中先加入過量CaCl₂溶液，出現白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉，過濾，向濾液里滴加酚酞溶液，無明顯現象，說明溶液中不含有氫氧化鈉，因此白色物質為碳酸鈉；
鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃
故填：④和⑤，反應物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉；碳酸鈉；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）設該溶液中碳酸鈉質量為x，與氯化鈣反應生成氯化鈉質量為y，
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl，
  106         100    117
   x          10g     y
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{10g}$=$\frac{117}{y}$，
x=10.6g，y=11.7g，
則碳酸鈉的總質量為：10.6g+10.6g=21.2g，
反應后溶液中溶質的質量分數為：$\frac{11.7g}{10.6g+50g+111g-10g}$×100%=7.2%，
答：碳酸鈉的總質量為21.2g，反應后溶液中溶質的質量分數為7.2%．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．