Question

20．甲同學在2015年的化學實驗考核中抽到了“制取二氧化碳并驗證其能與氫氧化鈉溶液反應”的實驗．在實驗過程中產生了以下問題，請你幫助該同學解決．
（1）實驗室制取二氧化碳的方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，在制取二氧化碳前應先檢查裝置的氣密性，加入藥品時先加入石灰石（填藥品名稱）．
（2）甲同學在一只大燒杯中倒入約150mL的氫氧化鈉溶液，將一只收集有二氧化碳的試管先倒置，再拔去塞子，然后慢慢扣入氫氧化鈉溶液中，發現液面幾乎不上升，他認為該現象說明2者不反應，監考老師指出他這么做是不能得出該結論的，請問為什么？二氧化碳的密度比空氣大，收集有二氧化碳的試管倒置后，再拔去塞子，然后慢慢扣入氫氧化鈉溶液中過程中，試管內的二氧化碳沉入到空氣中去了．
（3）甲同學再次實驗時，老師提醒他要再準備一只燒杯，其中加入水，然后也要倒扣一只收集有二氧化碳的試管，請你解釋原因：二氧化碳能與水反應生成了碳酸，若觀察到倒扣在水中的試管內液面上升明顯，則可以說明兩者能發生反應．
（4）乙同學設計了另一種實驗方案：在收集有二氧化碳的試管中加入一定量的氫氧化鈉溶液，振蕩，再加入稀鹽酸，如果觀察到有氣泡則說明兩者發生反應．在實驗過程中，乙同學向振蕩后的試管中滴加稀鹽酸，沒有看到氣泡，可能的原因是加入的稀鹽酸過少，碳酸鈉與稀鹽酸反應生成了碳酸氫鈉和氯化鈉．
（5）假設乙同學收集到的二氧化碳為44mL，二氧化碳在此情況下的密度為2g/L，乙同學加入5g稀鹽酸時恰好完全反應，則所加鹽酸的質量分數為多少？

Answer 1

分析 （1）根據實驗室制取二氧化碳的原理和藥品的加入方法分析回答；
（2）根據二氧化碳的密度比空氣大分析回答；
（3）根據二氧化碳能與水反應生成了碳酸分析回答；
（4）根據二氧化碳的體積和密度可求出二氧化碳的質量，由二氧化碳的質量可求出稀鹽酸中溶質的質量，再根據溶質質量分數的計算公式計算出鹽酸的質量分數．

解答 解：（1）實驗室常用石灰石和稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應的方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，在制取二氧化碳前應先檢查裝置的氣密性，加入藥品時先加入固體藥品石灰石．
（2）甲同學在一只大燒杯中倒入約150mL的氫氧化鈉溶液，將一只收集有二氧化碳的試管先倒置，再拔去塞子，然后慢慢扣入氫氧化鈉溶液中，發現液面幾乎不上升，原因是：二氧化碳的密度比空氣大，收集有二氧化碳的試管倒置后，再拔去塞子，然后慢慢扣入氫氧化鈉溶液中過程中，試管內的二氧化碳沉入到空氣中去了．
（3）甲同學再次實驗時，老師提醒他要再準備一只燒杯，其中加入水，然后也要倒扣一只收集有二氧化碳的試管，請你解釋原因：二氧化碳能與水反應生成了碳酸，若觀察到倒扣在水中的試管內液面上升明顯，則可以說明兩者能發生反應．
（4）乙同學設計了另一種實驗方案：在收集有二氧化碳的試管中加入一定量的氫氧化鈉溶液，振蕩，再加入稀鹽酸，如果觀察到有氣泡則說明兩者發生反應．在實驗過程中，乙同學向振蕩后的試管中滴加稀鹽酸，沒有看到氣泡，可能的原因是加入的稀鹽酸過少，碳酸鈉與稀鹽酸反應生成了碳酸氫鈉和氯化鈉．
（5）二氧化碳的質量為：0.044L×2g/L=0.088g
設所加稀鹽酸中溶質的質量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
             73                        44
             x                         0.088g
$\frac{73}{44}=\frac{x}{0.88g}$    解得：x=0.146g
所加鹽酸的質量分數為：$\frac{0.146g}{5g}×100%$=2.92%．
故答為：（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，檢查裝置的氣密性，石灰石．
（2）二氧化碳的密度比空氣大，收集有二氧化碳的試管倒置后，再拔去塞子，然后慢慢扣入氫氧化鈉溶液中過程中，試管內的二氧化碳沉入到空氣中去了．
（3）二氧化碳能與水反應生成了碳酸，水．
（4）加入的稀鹽酸過少，碳酸鈉與稀鹽酸反應生成了碳酸氫鈉和氯化鈉．
（5）所加鹽酸的質量分數為2.92%．

點評 本題主要考查了二氧化碳的實驗制取的方法、二氧化碳的性質和根據化學方程式的計算，涉及的知識點較多，但難度不大，加強有關二氧化碳知識的學習即可分析分析解答．