题目内容

为测定二氧化碳与氢氧化钠反应的产物,某化学学习小组的同学向一定量的NaOH溶液中通入一定量的CO2充分反应后,低温蒸发结晶,得到白色固体,对该白色固体的成分.
[资料卡]当二氧化碳过量时,碳酸钠也会与二氧化碳反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl;   NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑;
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O;   2NaHCO3数学公式Na2CO3+CO2↑+H2O;
Na2CO3和NaOH的热稳定性都较好.
[猜想与假设]该小组的同学进行了猜测:
(1)甲同学认为该白色固体可能是NaOH与Na2CO3的混合物.你认为该固体还可能是Na2CO3或______或______.
[实验设计]
(2)
实验操作实验现象结论
(1)取一定质量的样品,加热固体质量减少一定有______
一定无______
可能有______
(2)另取样品,向其中滴加稀盐酸有气体产生

解:(1)把二氧化碳通入氢氧化钠溶液中,二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠,当所有的氢氧化钠都转化为碳酸钠后,若继续通入二氧化碳,则新通入的二氧化碳又与刚刚生成的碳酸钠反应生成碳酸氢钠.
所以得到的白色固体有三种可能:通入少量气体时得到的白色固体是生成的碳酸钠和剩余的氢氧化钠;当氢氧化钠反应完后,继续通气体、此时得到的白色固体是碳酸钠和碳酸氢钠;若此后继续通气体,则得到的白色固体是碳酸氢钠.
(2)取一定质量的样品,加热时固体质量减少,根据2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O而Na2CO3和NaOH的热稳定性都较好的资料信息,可判断白色固体中一定含有受热可以分解的NaHCO3;由于NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O反应的存在,因此NaHCO3与NaOH不能同时存在,所以白色固体中一定没有NaOH;另取样品,向其中滴加稀盐酸,有气体产生,再次利用资料信息:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,可判断白色固体中可能含有Na2CO3
故答案为:
(1)Na2CO3和NaHCO3;NaHCO3
(2)一定有NaHCO3;一定没有NaOH;可能有Na2CO3
分析:(1)把二氧化碳逐渐通入氢氧化钠溶液中反应的原理是:二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠,当所有的氢氧化钠都转化为碳酸钠后,新通进的二氧化碳又与刚刚生成的碳酸钠反应生成碳酸氢钠.
(2)根据实验操作及对应的实验现象,结合[资料卡]中的相关反应信息,完成对白色固体的成分的可能性判断.
点评:探究类问题中所给出的资料信息,对于探究类问题的解决往往会起到关键性作用,本题的解答就是一个典型的例子,反应使用资料信息进行分析与判断.
练习册系列答案
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29、载人航天工程有许多问题需要解决,舱内气体净化就是其中之一.某化学兴趣小组准备探究二氧化碳转化成氧气的方法.
一、【查阅资料】:超氧化钾固体(化学式KO2)可作氧气源,用于呼吸面罩,供水下、矿井、高山、高空作业时使用.利用它能与二氧化碳反应放出氧气的原理,可作为密闭系统(如潜艇、宇宙太空舱等)的氧气再生剂.

二、【提出问题】:
超氧化钾与二氧化碳反应除了生成氧气以外,还生成什么?
三、【猜想与假设】:
根据质量守恒定律,超氧化钾与二氧化碳反应的产物是氧气和化合物X,X中一定含
钾、碳
元素,可能含
元素.
四、【实验验证】:
(1)写出仪器a的名称:
锥形瓶

(2)兴趣小组同学设法排尽A中的原有空气后,依次连接装置A、B、C进行实验(仪器b为U型管,装有超氧化钾).装置A的作用是
获得二氧化碳
;装置C的作用是收集生成的氧气,气体应从
c
(填“c”、“d”)端通人;检验氧气的方法是
将带火星的木条放在瓶中,
看木条是否复燃

(3)为验证猜想,同学们取反应后装置B中的固体样品与稀盐酸反应,并将生成的气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑.由此可知,化合物X的化学式是
K2C03

五、【反思交流】:
(1)经测定,实验后装置B中有氢氧化钾存在.同学们反思后,觉得装置气密性以及操作均没有问题,于是有人建议在A、B两装置之间再加一个与装置B相同的装置D,装置D中盛有的物质是
无水氯化钙
,这样做的理由是:
防止水蒸气与超氧化钾接触

(2)利用改进后的装置进行实验,为确保进入装置C的气体为较纯净的氧气,在装置B和装置C之间还需增加一个洗气瓶,瓶中应盛放的试剂是
饱和澄清石灰水
水是生命之源,我们应当了解水,爱护水资源.

(1)A装置水的作用是
防止溅落的熔化物炸裂瓶底
防止溅落的熔化物炸裂瓶底

铁丝与氧气反应的文字表达式为
铁+氧气
点燃
四氧化三铁
铁+氧气
点燃
四氧化三铁

(2)B为电解水的实验装置,b试管产生的气体为
氧气
氧气
,当某一电极上产生5mL气体时,则另一电极产生的气体体积为
10mL(或2.5mL)
10mL(或2.5mL)

电解水的文字表达式为
通电
氢气+氧气
通电
氢气+氧气

该实验说明水是由
氢氧两种元素
氢氧两种元素
组成.
(3)生活污水的再利用,既能减少水污染,又能节约用水.
①生活污水中含有碎菜叶、鱼磷片、泥沙等固体杂质,要除去这些固体杂质,可采用沉淀、
过滤
过滤
等方法;处理后再用C装置进行净水,其中第三层应加入具有吸附性的物质是
活性炭
活性炭

②为了测定通过上述净化的水是硬水还是软水,可加入
肥皂水
肥皂水
进行检验.
③要成为生活饮用水,必须经过消毒步骤,通常将漂白粉 溶于水,吸收空气中的二氧化碳且有水参加反应,可生成碳酸钙
(CaCO3)和次氯酸(HClO).写出该反应文字表达式
次氯酸钙+水+二氧化碳→碳酸钙+次氯酸
次氯酸钙+水+二氧化碳→碳酸钙+次氯酸

(4)下列关于预防和治理水污染的建议,其中合理的是
AC
AC
(填字母).
A.科学使用高效低毒的农药、化肥    B.禁止在所有水域内养殖
C.禁止在饮用水的水源保护区设置排污口.
(1)时下有些年轻人喜欢染发,染发时一般要用到一种着色剂--对苯二胺,其化学式为C6H8N2.它是一种有毒的化学药品,会对染发者的身体带来伤害.
①对苯二胺的相对分子质量为
108
108

②108g对苯二胺中含氢元素的质量为
8g
8g

(2)某研究性学习小组对一包NaHCO3和KHCO3的混合物样品进行了如下探究,请按要求完成下列探究报告,提示:
2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2
2KHCO3+H2SO4=K2SO4+2H2O+2CO2
探究目的:实验测定样品中NaHCO3和KHCO3物质质量之比,
探究思路:设计实验测量有关反应物和生成物的量,并通过计算确定样品中NaHCO3和KHCO3物质质量之比.
实验探究:实验装置如图所示.将一定质量的混合物样品加入锥形瓶中,用针筒a注入一定体积的稀硫酸充分反应,再用针筒b收集生成气体的体积(忽略针筒管壁间的摩擦).如果往锥形瓶中注入的稀硫酸的体积为V1mL,充分反应后,针筒b中气体的读数为V2mL,则反应中生成的CO2气体体积约为
V2-V1
V2-V1
mL.
结果处理:锥形瓶中放有混合均匀的NaHCO3和KHCO3的样品3.6g,向锥形瓶中滴入一定量的稀硫酸,生成的气体质量(已经过体积换算)与加入的稀硫酸的体积关系如下表所示:
硫酸的体积(mL) 5 10 15 20 25
二氧化碳的质量(g) 0.44 0.88 a 1.76 1.76
①a=
1.32
1.32
g
②NaHCO3和KHCO3的混合物样品中氧元素的质量分数
53.3%
53.3%
.(结果精确到0.1%)
③样品中NaHCO3和KHCO3物质的质量之比为
7:5
7:5
中国石油天然气集团公司近日宣布,在渤海湾滩海地区发现储量规模达十亿吨的大油田--冀东南堡油田.这对增强我国能源安全供应的保障能力具有重要意义.石油中主要含有碳和氢两种元素,利用石油中各成分的沸点不同,将它们分离(称为分馏),可得到不同的产品,使石油得到综合利用(如图).
(1)石油属于
混合
混合
物(选填混合、纯净);石油分馏发生了
物理
物理
(选填物理、化学)变化;
(2)汽油是石油炼制的产品之一,直接作为燃料使用易造成环境污染.在汽油中加入适量乙醇,可节省石油资源,减少汽车尾气污染.写出乙醇在空气中燃烧的化学方程式:
C2H5OH+3O2
 点燃 
.
 
2CO2+3H2O
C2H5OH+3O2
 点燃 
.
 
2CO2+3H2O

(3)石油炼制的产品之一石蜡可用于制作蜡烛.
为了测定蜡烛中碳、氢两种元素的质量比,某化学兴趣小组设计了如下图所示的实验.实验步骤如下:先分别称量蜡烛、装置Ⅱ、装置Ⅲ的质量.按图示连接好仪器装置,点燃蜡烛,同时从a导管口抽气.一段时间后熄灭蜡烛,再分别称量蜡烛、装置Ⅱ、装置Ⅲ的质量.实验数据见下表.(相对原子质量:H-1  C-12  O-16)

蜡烛 装置Ⅱ 装置Ⅲ
反应前的质量/g 15.8 182.3 212.2
反应后的质量/g 14.4 184.1 216.6
①由该实验数据计算,蜡烛中碳、氢元素的质量之比为
6:1
6:1

②装置Ⅱ和装置Ⅲ的顺序能否颠倒?
不能
不能
(填“能”或“不能”).
③理论上,装置Ⅱ和装置Ⅲ增加的总质量大于蜡烛失去的质量,其原因是
与消耗的蜡烛比较,生成的二氧化碳和水中增加了参加反应的氧气所含氧元素
与消耗的蜡烛比较,生成的二氧化碳和水中增加了参加反应的氧气所含氧元素

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