Question

某班同學(xué)利用了右圖的發(fā)生裝置完成了實驗室制取二氧化碳的實驗，實驗后對回收的溶液進(jìn)行了以下實驗：
取40mL該溶液于燒杯中，滴入40g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.8%的K₂CO₃溶液．滴入K₂CO₃溶液質(zhì)量與生成沉淀
質(zhì)量的關(guān)系如下圖所示．請完成下列各題：

（1）實驗室制取二氧化碳的化學(xué)方程式為______．
（2）請分析所取40mL溶液呈______（填：酸、堿、中）性，其中所含的微粒有______．
（3）參加反應(yīng)的K₂CO₃溶液中所含的溶質(zhì)的質(zhì)量為______克；實驗結(jié)束后，若將燒杯中的物質(zhì)蒸干，得到固體的質(zhì)量
為______克． （列式計算）
（4）如果實驗室里只有碳酸鈉粉末和稀鹽酸，請你設(shè)計一個反應(yīng)平穩(wěn)安全且能持續(xù)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的實驗，需要對上述發(fā)
生裝置進(jìn)行改動的是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）實驗室利用大理石或石灰石與稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳?xì)怏w；根據(jù)反應(yīng)物和生成物即可寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)加入碳酸鉀而得不到沉淀，說明溶液中有能夠消耗碳酸根的微粒，從而導(dǎo)致碳酸根無法與鈣離子形成沉淀．所以溶液是酸性的．其他微粒可以根據(jù)質(zhì)量守恒定律來推斷．
（3）碳酸鉀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以根據(jù)沉淀產(chǎn)生對應(yīng)的消耗的碳酸鉀溶液的質(zhì)量30-10=20g溶液進(jìn)行計算．而反應(yīng)后所得固體是KCl，無論是和鹽酸反應(yīng)的，還是和氯化鈣反應(yīng)的，都是KCl，所以可以根據(jù)碳酸鉀關(guān)系式法求算．
（4）平穩(wěn)氣流主要是試劑的平穩(wěn)持續(xù)的接觸，所以可以用能夠控制滴加速度的分液漏斗來實現(xiàn)．
解答：解：（1）實驗室制取二氧化碳的原理是鹽酸與碳酸鈣制取，所以對應(yīng)的方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
（2）由于開始加入的碳酸鉀沒有生成對應(yīng)的沉淀，說明溶液中有物質(zhì)能夠消耗碳酸根而無法使碳酸根與鈣離子結(jié)合．所以溶液為酸性的．由于是碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)后的液體，所以溶液中一定有 Ca²⁺、H⁺、Cl^-、H₂O．水分子很容易被忽略掉．這個在解題時要多加注意．故填：酸； Ca²⁺、H⁺、Cl^-、H₂O．
（3）當(dāng)沉淀產(chǎn)生2g時，與沉淀有關(guān)的溶液消耗是30g-10g=20g．所以設(shè)碳酸鉀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
K₂CO₃+CaCl₂═2KCl+CaCO₃↓
138                100
20g×x             2g

x═13.8%
恰好反應(yīng)時消耗的碳酸鉀溶液的總質(zhì)量為30g，所以共有碳酸鉀的質(zhì)量為13.8%×30g=4.14g．
設(shè)反應(yīng)后所得固體氯化鉀的質(zhì)量為y．
由于反應(yīng)后所得溶液中的KCl和碳酸鉀中鉀元素相等，所以根據(jù)關(guān)系式法可得
K₂CO₃～～～～2KCl
138          149
4.14g         y

y=4.47g．
（4）為獲得平穩(wěn)氣流，需要加入試劑的速度保持平穩(wěn)，所以可以采用分液漏斗來適當(dāng)控制反應(yīng)的速度．故填：分液漏斗．
點評：計算反應(yīng)后所得氯化鉀，由于鹽酸和碳酸鉀反應(yīng)能夠得到氯化鉀，氯化鈣與之也能得到，所以求算時計算量偏大，此時可以考慮根據(jù)元素守恒來計算，而不需要考慮具體形成的路徑，這樣可以減少計算量，也提高了計算效率．