Question

20．實驗室選用如圖1裝置制取純凈、干燥的CO₂，并進一步探究CO₂的性質．

（1）B裝置中a儀器的名稱為長頸漏斗，用E裝置收集CO₂，則氣體從b導管進；
（2）C裝置和B裝置相比，在制取CO₂時具有的優點是能夠控制反應的發生和停止；
（3）某化學興趣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．該興趣小組對生成物中的白色固體進行了一系列探究：
【提出猜想】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：④⑤，反應物中無氫元素，根據質量守恒定律，不可能生成含有氫元素的物質．
【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Na₂CO₃，鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
（4）將一定質量的碳酸鈉固體加入到100g水中，完全溶解后得到澄清透明溶液，取$\frac{1}{2}$該溶液，向其中滴加一定濃度的CaCl₂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2所示，則碳酸鈉的總質量及CaCl₂溶液中溶質的質量分數分別是多少？

Answer 1

分析 （1）熟記儀器的名稱與用法；
（2）C裝置是一種類似于啟普發生器的裝置，故可以參照啟普發生器的優點來解答該題；
（3）根據質量守恒定律來分析解答；
（4）根據化學方程式計算即可．

解答 解：（1）a是長頸漏斗，二氧化碳的密度比空氣大，所以長管進入；故填：長頸漏斗；b；
（2）在裝置C中加入了多孔隔板，可以通過彈簧夾來控制反應，在需要的時候隨時開始或終止實驗．故填：能夠控制反應的發生和停止；
（3）【做出猜想】白色固體的成分可能為：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；因為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，參加反應的物質均不含氫元素，所以猜想④（氫氧化鈉）和 ⑤（碳酸氫鈉）是不合理的；
故填：④⑤；反應物中無氫元素，根據質量守恒定律，不可能生成含有氫元素的物質；Na₂CO₃；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（4）解：設反應的Na₂CO₃的質量和 CaCl₂的質量分別為x和y．
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl      
111    106      100
y      x       10g  
$\frac{106}{100}=\frac{x}{10g}$
$\frac{111}{100}=\frac{y}{10g}$
x=10.6g   y=11.1g
所以，碳酸鈉的總質量為：10.6g×2=21.2g，
氯化鈣溶液中溶質質量分數為：$\frac{11.1g}{111g}×100%=10%$
答：碳酸鈉的總質量為21.2g，氯化鈣溶液中溶質的質量分數為10%．

點評 能根據反應物的狀態和反應條件來選擇合適的發生裝置，能夠根據氣體的密度和水溶性來選擇合適的收集方法，難度不大．