Question

【題目】燒堿、純堿等都是重要的化工原料。

(1)利用如圖裝置可以證明二氧化碳與燒堿溶液發生了反應。

①若將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，此時的實驗現象是________開始反應時的離子方程式是_______。

②若其他操作不變，將A與C連接，可觀察到的現象是_______。

(2)向100mL 1mol·L－1燒堿溶液中通入一定量CO2充分反應后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，按出現的先后順序分別是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.________。

①常溫下，將得到的固體X重新溶于水，在所得溶液中加入鹽酸，使溶液的pH＝7，再將溶液蒸干，得到固體的質量為________g。

②若要驗證白色固體X是第Ⅰ種組成，依次加入的試劑為________(填字母序號)。

a．鹽酸　　　　b．MgCl2溶液　　　　c．BaCl2溶液 d．Ba(OH)2溶液　　　　e．酚酞試液

在驗證的過程中，一定需要進行的操作是________(填字母序號)。

a．萃取　　　　b．洗滌　　　　c．過濾　　　　d．分餾

③若白色固體X為第Ⅲ種組成，下列實驗方案中不能測定其中NaHCO3質量分數的是________。

a．取m g X與足量Ba(OH)2溶液充分反應，過濾，洗滌，烘干得n g固體

b．取m g X與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得n g固體

c．取m g X充分加熱，質量減少n g

d．取m g X與足量稀硫酸充分反應，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重n g

④若白色固體X的質量為7.0g，則X的組成為________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”)。

Answer 1

【答案】水沿導管由廣口瓶進入燒瓶 CO2＋2OH-=CO32-+H2O 廣口瓶中的長導管口有氣泡產生 Na2CO3 NaHCO3 5.85 c，b(或c，e) c d Ⅲ

【解析】

(1)CO2與NaOH反應生成Na2CO3，燒瓶內壓強減小；

(2)由于CO2和NaOH反應時物質的量之比不同則產物不同，可根據CO2 和NaKOH反應時物質的量之比對產物進行討論；

①固體X溶解于水在所得溶液中加入鹽酸使溶液pH=7得到的溶液為氯化鈉，依據鈉元素守恒計算質量；

②驗證白色固體X是第I種組成NaOH、Na2CO3，需要驗證碳酸根離子和氫氧根離子，由選項試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗碳酸根離子，依據氫氧化鈉或酚酞試液檢驗氫氧根離子的存在；驗證過程中需要把沉淀過濾后再檢驗氫氧根離子；

③若白色固體X為第Ⅲ種組成，Na2CO3、NaHCO3；

a.氫氧化鋇與碳酸氫鈉反應生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應生成碳酸鋇沉淀，依據碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質量為m，生成碳酸鋇沉淀質量為ng，依據碳元素守恒列式可以計算；

b.取mg X與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據鈉元素 守恒列式計算；

c.取m g X充分加熱，減重n g，發生的反應是碳酸氫鈉受熱分解，依據質量減少為水和二氧化碳質量結合化學方程式計算得到碳酸氫鈉質量；

d.稀硫酸與二者皆反應，且水有揮發，所以求算不出來；

④依據氫氧化鈉和二氧化碳的反應分析，二氧化碳和氫氧化鈉按照物質的量1：2反應生成碳酸鈉，按照1：1反應生成碳酸氫鈉，以此計算判斷。

(1)①將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，二氧化碳與燒堿溶液發生了反應：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，引起燒瓶內氣體壓強減小，導致水沿導管由廣口瓶進入燒瓶；

②若其他操作不變，將A與C連接，廣口瓶中氣體壓強與燒瓶內的氣體壓強相同，都小于外界大氣壓強，外界空氣通過長的玻璃導管進入到廣口瓶中，在長導氣管口不斷有氣泡產生；

(2)由①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、②CO2+NaOH=NaHCO3，可知：當n(CO2)：n(NaOH)=1：2時產物為Na2CO3；當n(CO2)：n(NaOH)=1：1時產物為NaHCO3；當n(CO2)：n(NaOH)<1：2時，NaOH過量，則產物為Na2CO3、NaOH；當1：2<n(CO2)：n(NaOH)<1：1時，對于①反應來說二氧化碳過量而對于②反應來說二氧化碳量不足，所以產物為Na2CO3、NaHCO3。

向100mL 1molL-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO2充分反應后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，按出現的先后順序分別是：NaOH、Na2CO3；Na2CO3；Na2CO3、NaHCO3；NaHCO3；

①固體X溶解于水在所得溶液中加入鹽酸使溶液pH=7得到的溶液為氯化鈉，依據鈉元素守恒，100mL 1molL-1燒堿溶液中含有鈉元素物質的量為0.1mol，所得氯化鈉固體質量=0.1mol×58.5g/mol=5.85g；

②驗證白色固體X是第I種組成NaOH、Na2CO3，需要驗證CO32-和OH-，由選項試劑可知利用BaCl2溶液與CO32-反應產生BaCO3白色沉淀檢驗CO32-離子，依據NaOH遇酚酞試液變為紅色或與MgCl2溶液，有產生Mg(OH)2白色沉淀檢驗OH-的存在；所以根據使用試劑先后，合理選項是cb或ce；

在驗證離子存在時，先加入BaCl2溶液，發生反應產生BaCO3沉淀，將該沉淀過濾除去后再向濾液中加入MgCl2溶液或低價酚酞試液檢驗Mg2+，故需要的操作是過濾，故合理選項是c；

③若白色固體X為第Ⅲ種組成，即為Na2CO3、NaHCO3；

a. Ba(OH)2與NaHCO3反應生成BaCO3沉淀，與BaCO3反應生成BaCO3沉淀，依據碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質量為m，生成碳酸鋇沉淀質量為ng，根據碳元素守恒列式可以計算，a不符合題意；

b.取mg X與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，根據鈉元素守恒列式計算，設碳酸鈉amol，碳酸氫鈉bmol，(2a+b)(23+35.5)=n，106a+84b=m，兩式聯立可求解，b不符合題意；

c.取m g X充分加熱，減重ng，發生的反應是碳酸氫鈉受熱分解，依據質量減少為水和二氧化碳質量結合化學方程式計算得到碳酸氫鈉質量，設碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，0.5Y(18+44)=n，106X+84Y=m，列式計算得到，c不符合題意；

d.取m g X與足量稀硫酸充分反應，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重ng，稀硫酸與二者皆反應，且水有揮發，吸收的增重為二氧化碳和水蒸氣質量，因此求算不出碳酸氫鈉的質量分數，d符合題意；

故合理選項是d；

④100mL 1molL-1燒堿溶液中含有NaOH物質的量為0.1mol，依據鈉元素守恒，若全部生成Na2CO3，固體質量為0.1mol××106g/mol=5.3g，若全生成碳酸氫鈉固體質量=0.1mol×84g/mol=8.4g，現在得到的白色固體的質量為7.0g，介于二者之間，說明固體為Na2CO3，NaHCO3的混合物，故X的組成為Ⅲ。