Question

3．某班學生分三組分別做了二氧化碳制取和性質驗證實驗，如圖所示．
 
（1）按甲或乙制取二氧化碳時，反應的化學方程式為2HCl+CaCO₃═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，然后可用向上排空氣法收集二氧化碳．
（2）進行丙實驗時，蓋緊瓶塞振蕩后，塑料瓶變癟，其原因是氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應，使瓶內氣壓減小．
（3）實驗結束后，老師取兩份等質量的丙廢液，分別與甲、乙廢液混合，將甲廢液與丙廢液倒入燒杯A中，只有白色沉淀生成；將乙廢液與丙廢液倒入燒杯B中，有氣泡產生．則：
①燒杯A的沉淀中一定有的成分是CaCO₃（用化學式填空，下同）．
②甲廢液與乙廢液所含溶質的成分可能不同的是HCl．
③另取少量丙廢液樣品，加入足量的氯化鋇溶液，有白色沉淀生成．過濾，向濾液中滴加氯化鐵溶液，觀察到有紅褐色程沉淀生成，未發現其他明顯現象．
由此推測出，燒杯A的上層清液中溶質中一定有的成分是NaCl、NaOH．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室制二氧化碳的反應原理書寫化學方程式，二氧化碳能溶于水，密度比空氣大，據此選擇收集方法；
（2）根據氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，使塑料瓶內氣壓減小分析；
（3）①根據氫氧化鈉吸收二氧化碳生成碳酸鈉，大理石與稀鹽酸反應生成氯化鈣分析；
②根據甲乙廢液與丙反應的現象不同判斷能產生氣體說明乙廢液中含有稀鹽酸；
③根據丙廢液中含碳酸鈉與氯化鋇反應生成氯化鈉，根據加入氯化鐵溶液產生紅褐色沉淀說明丙廢液中含有氫氧化鈉，據此于根據甲廢液中含有氯化鈣，分析燒杯A 上層清液的成分．

解答 解：（1）制取二氧化碳的反應為：2HCl+CaCO₃═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，因二氧化碳密度比空氣大，能溶于水，不宜用排水法收集，而用向上排空氣法收集；
（2）氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，使瓶內氣壓減小，塑料瓶變癟；
（3）丙廢液中一定含有反應生成的碳酸欠，同時還可能含有過量的氫氧化鈉．①甲廢液中一定含有反應生成的氯化鈣，同時可能含有過量鹽酸，當將其與丙廢液倒入燒杯A中，只有白色沉淀生成，說明甲廢液中只有氯化鈣而沒有鹽酸，白色沉淀是碳酸鈉與氯化鈣反應生成的碳酸鈣沉淀；②乙廢液中一定含有生成的氯化鈣，同時可能含有過量鹽酸，將乙廢液與丙廢液倒入燒杯B中，有氣泡生成，則說明乙廢液中除了含有氯化鈣外，還含有過量的鹽酸，故甲廢液與乙廢液所含溶質成分不同的應為HCl，③丙廢液加入足量氯化鋇生成沉淀為碳酸鋇，濾液中加入氯化鐵溶液后所生成的紅褐色沉淀為氫氧化鐵，說明丙廢液中既有碳酸鈉又有氫氧化鈉．則當將甲廢液與丙廢液倒入燒杯A中后，丙中碳酸鈉與甲中氯化鈣生成碳酸鈣沉淀的同時，還生成氯化鈉，周時丙中氫氧化鈉不反應，因此，A燒杯的上層清液中含有氯化鈉和氫氧化鈉．
答案：（1）2HCl+CaCO₃═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；向上排空氣；
（2）氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應，使瓶內氣壓減小；
（3）①CaCO₃；②HCl；③NaCl、NaOH．

點評 此題綜合考查二氧化碳的制法、性質以及反應后廢液成分的探究，試題難度較大，根據物質的性質和物質間的反應規律，學會運用猜想與事實驗證的方法和技巧處理實驗問題．解答此題的關鍵是只需要對所涉及的各個反應中反應物是否恰好完全反應做出假設，若反應物恰好完全反應，則廢液中的溶質只有生成物，若反應結束后反應物仍有剩余，則廢液中的溶質除了生成物外還有剩余的反應物．