Question

燒堿，純堿等都是重要的化工原料．
（1）利用下圖裝置可以證明二氧化碳與燒堿溶液發(fā)生了反應(yīng)．

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(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

，開始反應(yīng)時(shí)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(xiàn)象是

 

．
（2）向100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO₂充分反應(yīng)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(xiàn)的先后順序分別是：Ⅰ．NaOH、Na₂CO₃，Ⅱ．

 

Ⅲ．Na₂CO₃、NaHCO₃，Ⅳ．

 

①常溫下，將得到固體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(zhì)量為

 

g在蒸干的實(shí)驗(yàn)中，用到的玻璃儀器有

 

種．
②若要驗(yàn)證白色固體X是第I種組成，依次加入的試劑為

 

 （填序號(hào)字母）．
a．鹽酸   b．MgCl₂ 溶液   c．BaCl₂ 溶液．d．Ba（OH）₂ 溶液    e．酚酞試液
在驗(yàn)證的過(guò)程中，一定需要的操作是

 

 （填序號(hào)字母）
a．萃取   b．洗滌   c．過(guò)濾   d．分餾
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，下列實(shí)驗(yàn)方案中不能測(cè)定其中NaHCO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是

 

a．取mg X與足量Ba（OH）₂溶液充分反應(yīng)，過(guò)濾，洗滌，烘干得n g固體
b．取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體
c．C．取m g X充分加熱，減重n g
d．取m g X與足量稀硫酸充分反應(yīng)，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(zhì)量為7.0g，則X的組成為

 

．（填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ）．

Answer 1

分析：（1）CO₂與NaOH反應(yīng)生成Na₂CO₃，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小分析判斷出現(xiàn)的現(xiàn)象；
（2）由于CO₂和NaOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比不同則產(chǎn)物不同，故可根據(jù)CO₂ 和NaKOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比對(duì)產(chǎn)物進(jìn)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(jù)鈉元素守恒計(jì)算質(zhì)量；蒸干實(shí)驗(yàn)需要用到蒸發(fā)皿和玻璃棒；
②驗(yàn)證白色固體X是第I種組成NaOH、Na₂CO₃，需要驗(yàn)證碳酸根離子和氫氧根離子，分析選項(xiàng)試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗(yàn)碳酸根離子，依據(jù)氫氧化鈉或酚酞試液檢驗(yàn)氫氧根離子的存在；驗(yàn)證過(guò)程中需要把沉淀過(guò)濾后再檢驗(yàn)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(yīng)生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質(zhì)量為m，生成碳酸鋇沉淀質(zhì)量為ng，依據(jù)碳元素守恒列式可以計(jì)算；
b，取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據(jù)鈉元素 守恒列式計(jì)算；
c，取m g X充分加熱，減重n g，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉受熱分解，依據(jù)質(zhì)量減少為水和二氧化碳質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量；
d，稀硫酸與二者皆反應(yīng)，且水有揮發(fā)，所以求算不出來(lái)；
④依據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)分析，二氧化碳和氫氧化鈉按照物質(zhì)的量1：2反應(yīng)生成碳酸鈉，按照1：1反應(yīng)生成碳酸氫鈉，據(jù)此分析計(jì)算判斷．

解答：解：（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(fā)生了反應(yīng)，引起壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致水沿導(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶，反應(yīng)的離子方程式為2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O（或OH^-+CO₂=HCO₃^-），
故答案為：水沿導(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶（或：水倒吸進(jìn)入燒瓶）；2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O（或CO₂+OH^-=HCO₃^-）；
②若其它操作不變，若將A與C連接，外界氣體進(jìn)入進(jìn)入集氣瓶，可觀察到的現(xiàn)象是廣口瓶中的長(zhǎng)導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，
故答案為：廣口瓶中的長(zhǎng)導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生；
（2）由：①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O ②CO₂+NaOH=NaHCO₃
可知

n(CO2)

n(NaOH)

=

1

2

時(shí)產(chǎn)物為Na₂CO₃，

n(CO2)

n(NaOH)

=1時(shí)產(chǎn)物為NaHCO₃，
所以

n(CO2)

n(NaOH)

＜

1

2

時(shí)，NaOH 過(guò)量則產(chǎn)物為Na₂CO₃+NaOH；

1

2

＜

n(CO2)

n(NaOH)

＜1時(shí)，對(duì)于①反應(yīng)來(lái)說(shuō)二氧化碳過(guò)量而對(duì)于②反應(yīng)來(lái)說(shuō)二氧化碳量不足，所以產(chǎn)物為Na₂CO₃+NaHCO₃；

n(CO2)

n(NaOH)

＞1時(shí)，二氧化碳過(guò)量，則固體產(chǎn)物為NaHCO₃．
向100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO₂充分反應(yīng)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(xiàn)的先后順序分別是：NaOH、Na₂CO₃；Na₂CO₃；Na₂CO₃、NaHCO₃；NaHCO₃；
故答案為：Na₂CO₃；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(jù)鈉元素守恒，100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中含有鈉元素物質(zhì)的量為0.1mol，所得氯化鈉固體質(zhì)量=0.1mol×58.5G/mol=5.85g；蒸干實(shí)驗(yàn)需要用到蒸發(fā)皿和玻璃棒；
故答案為：5.85；2；
②驗(yàn)證白色固體X是第I種組成NaOH、Na₂CO₃，需要驗(yàn)證碳酸根離子和氫氧根離子，分析選項(xiàng)試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗(yàn)碳酸根離子，依據(jù)氫氧化鈉或酚酞試液檢驗(yàn)氫氧根離子的存在；驗(yàn)證過(guò)程中需要把沉淀過(guò)濾后再檢驗(yàn)氫氧根離子；
a．鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)放出氣體，與氫氧化鈉反應(yīng)物現(xiàn)象不能用來(lái)檢驗(yàn)，故a不選；
b．MgCl₂ 溶液 和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂白色沉淀，可以檢驗(yàn)除去碳酸鈉后的溶液中的氫氧化鈉，故b可以選；
c．BaCl₂ 溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀，故c可選；
d．Ba（OH）₂ 溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀，和氫氧化鈉吧反應(yīng)，故d不選；
e．酚酞試液滴入氫氧化鈉溶液中變紅色可以在除去碳酸鈉后的溶液中檢驗(yàn)氫氧化鈉的存在，故e可以選；
故答案為：cb或ce；
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(yīng)生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質(zhì)量為m，生成碳酸鋇沉淀質(zhì)量為ng，依據(jù)碳元素守恒列式可以計(jì)算，故a不符合； b，取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據(jù)鈉元素 守恒列式計(jì)算；
設(shè)碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，（X+Y）（23+35.5）=n 106X+84Y=m 求解，故b不符合；
c，取m g X充分加熱，減重n g，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉受熱分解，依據(jù)質(zhì)量減少為水和二氧化碳質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量；
設(shè)碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，0.5Y（18+44）=n 106X+84Y=m，列式計(jì)算得到，故c不符合
d，取m g X與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重n g，稀硫酸與二者皆反應(yīng)，且水有揮發(fā)，吸收的增重為二氧化碳和水蒸氣質(zhì)量，所以求算不出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故d符合；
故選d；
④100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中含有氫氧化鈉物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)鈉元素守恒若全部生成Na₂CO₃，固體質(zhì)量=0.1mol×

1

2

×106g/mol=5.3g，若生成碳酸氫鈉固體質(zhì)量=0.1mol×84g/mol=8.4g，若白色固體X的質(zhì)量為7.0g，介于二者之間，說(shuō)明固體為Na₂CO₃，NaHCO₃的混合物，
故答案為：Ⅲ．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析，物質(zhì)組成判斷，物質(zhì)的分離和檢驗(yàn)方法，掌握二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的產(chǎn)物分析方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．