Question

【題目】某學習小組在實驗室制取CO2氣體的過程中，不慎用到了濃鹽酸，導致制得的CO2氣體中混有HCl氣體，他們設計了如下除去HCl氣體并探究CO2與過氧化鈉(Na2O2)反應的實驗。請回答下列問題：

(1)裝置A的作用是：____________；

(2)為確定反應后裝置B硬質玻璃管中固體的成分，小組同學取適量固體于試管中，加入足量的蒸餾水溶解形成溶液M，無氣泡產生，則該固體中不含____________ (填化學式)，該小組同學繼續進行探究。

（提出問題）反應后硬質玻璃管中固體的成分是什么？

（做出猜想）

猜想1：Na2CO3

猜想2：NaOH

猜想3：Na2CO3和NaOH，經過討論，大家一致認為猜想2不合理，理由是：____________（用化學方程式表示）。

（實驗驗證）小組同學取上述形成的溶液M于試管中，向其中加入過量____________ (填化學式)溶液，若產生白色沉淀，過濾，向濾液中滴加幾滴酚酞試液，溶液變紅，則證明猜想3成立。

（交流反思）小組中有同學認為，將上述濾液中滴加的酚酞試液換成硝酸銅溶液，也能得出同樣的結論，你認為該同學的觀點____________ (填“正確”或“錯誤”)，理由是：____________ (用化學方程式表示)。

（拓展延伸）在盛有氯化銨(NH4Cl)濃溶液的試管中，加入足量的過氧化鈉(Na2O2)固體，有氣泡產生，產生的氣體是：____________ (填化學式)。

Answer 1

【答案】除去CO2中的HCl氣體雜質 Na2O2 2CO 2 +2Na2O2=2Na2CO3+O2或CO2 +2NaOH=Na2CO3+H2O BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2 正確 Cu(NO3)2 +2NaOH=Cu(OH)2 ↓+2NaNO3 O2和NH3

【解析】

本實驗首先通過飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的雜質HCl，然后使CO2與Na2O2在加熱條件下反應，多余的CO2用NaOH吸收，最后用排水法收集生成的氣體，據此分析；

(1)根據碳酸氫鈉能和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳解答；

(2)根據題中信息結合2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑分析解答。

①根據質量守恒定律或者二氧化碳會與氫氧化鈉會反應生成碳酸鈉和水來分析解答；

②根據碳酸鈉能和BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2反應生成BaCO3或CaCO3白色沉淀檢驗碳酸鈉；根據顯堿性的溶液能使酚酞試液變紅色解答；

③根據氫氧化鈉和硝酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀解答；

④根據過氧化鈉在水中反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉溶液和氯化銨反應生成氨氣解答。

(1)裝置A的作用是吸收CO2中混有的HCl，反應的化學方程式為：NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；

(2)為確定反應后裝置B硬質玻璃管中固體的成分，小組同學取適量固體于試管中，加入足量的蒸餾水，固體溶解形成溶液M，且無氣泡產生，由2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑可知該固體中一定不含Na2O2；

【做出猜想】

根據質量守恒定律，反應前后各種元素的種類不變，原子個數不變，反應前有碳元素，反應后也應有碳元素，發生反應為：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，CO2氣體中帶有的水蒸氣與Na2O2發生反應2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，且有部分發生反應CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，使玻璃管中混有少量NaOH，所以反應后硬質玻璃管中固體的成分為Na2CO3與NaOH的混合物或只有Na2CO3，不可能完全是NaOH；

【實驗驗證】

向其中加入足量BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2溶液，若有白色沉淀生成，證明產生了BaCO3或CaCO3沉淀，說明固體中含有Na2CO3；過濾后向濾液中滴加酚酞溶液，若溶液變為紅色，說明固體中含有氫氧化鈉；

【交流反思】

將上述濾液中滴加的酚酞試液換成硝酸銅溶液，也能得出同樣的結論，因為氫氧化鈉和硫酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀，方程式為：Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2 NaNO3；如果有藍色沉淀生成，說明固體中含有氫氧化鈉；

【拓展延伸】

過氧化鈉在水中反應生成NaOH和O2，在溶液中NaOH和NH4Cl反應生成NH3，所以產生的氣體成分為O2和NH3。