题目内容

【题目】在古代,人们常用贝壳(主要成分是碳酸钙,杂质不参加反应且不溶于水)和纯碱为原料制取烧碱。某小组同学按下图所示流程进行实验。

(1)贝壳高温煅烧时,发生反应的化学方程式为
(2)操作Ⅰ的名称
(3)溶液蒸发结晶得到固体C的过程中,常用玻璃棒搅拌,其目的是
(4)【问题与发现】该小组同学所得到固体C一定是纯净的NaOH吗?
【猜想与假设】根据反应原理,小明、小军、小华三位同学提出以下猜想:
小明:纯净的NaOH 小军:NaOH和Na2CO3的混合物
小华:
(5)【探究与验证】三位同学分别设计下列方案,对自己的猜想进行验证。实验操作、现象和结论如下表,请参与他们的探究并完成所缺内容。

实验操作

现象

结论

小明

取少量固体C,溶于适量水形成溶液后,滴加几滴酚酞试液

溶液变红

猜想成立

小军

取少量固体C,溶于适量水形成溶液后,滴加足量

有气泡产生

猜想成立

小华

取少量固体C,溶于适量水形成溶液后,滴加碳酸钠溶液

猜想不成立


(6)【反思与评价】请你根据实验流程对小明同学设计的方案进行合理的评价:
(7)【拓展探究】小军同学定量分析所制取氢氧化钠固体样品中氢氧化钠的含量。

实验步骤如下①检查好装置气密性,装好药品后连接并固定好装置;
②打开弹簧夹a,通入一段时间的空气,精确称量D装置质量记录为100g;
③关闭弹簧夹a,打开B装置中的分液漏斗,滴入稀硫酸,直到瓶内无气泡产生;
④打开弹簧夹a, 继续通入一段时间空气,再精确称量D装置质量记录为101.1g……
实验分析:
①实验中A装置作用是
②实验步骤④中,继续通入一段时间空气的目的是
③样品中氢氧化钠的含量为。(计算结果精确到小数点后一位)

【答案】
(1)CaCO3 CaO+CO2
(2)过滤
(3)使液体受热均匀,防止液滴飞溅
(4)NaOH和Ca(OH)2的混合物
(5)稀盐酸(合理均可),无白色沉淀产生(或无明显现象)
(6)甲的实验设计不严密,实验过程中纯碱溶液和氢氧化钙不一定恰好完全反应,而纯碱溶液和氢氧化钙溶液均显碱性,无论哪种物质过量,均能使酚酞溶液变红,所以不能据溶液变红确定只含氢氧化钠;(说明:答到反应后溶液均显碱性,滴加酚酞均会变红即可。)
(7)除去空气中的CO2,避免干扰实验,将反应装置内残留的CO2全部排出被D装置吸收,73.5%
【解析】

解:(1)贝壳高温煅烧时,发生反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;(2)操作Ⅰ的名称过滤;(3)溶液蒸发结晶得到固体C的过程中,常用玻璃棒搅拌,其目的是使液体受热均匀,防止液滴飞溅;

【猜想与假设】氢氧化钙与碳酸钠反应,反应物的量的多少不确定,故小华的猜想为NaOH和Ca(OH)2的混合物;

【探究与验证】小军要检验碳酸根的存在,故滴加足量稀盐酸(合理均可);小华

要确定氢氧化钙不存在,滴加碳酸钠溶液产生的现象是无白色沉淀产生(或无明显现象);

【反思与评价】甲的实验设计不严密,实验过程中纯碱溶液和氢氧化钙不一定恰好完全反应 ,而纯碱溶液和氢氧化钙溶液均显碱性,无论哪种物质过量,均能使酚酞溶液变红,所以不能据溶液变红确定只含氢氧化钠;

实验分析:①A装置中装有NaOH溶液,主要作用是除去空气中的CO2,避免干扰实验;②实验步骤④中,继续通入一段时间空气的目的是将反应装置内残留的CO2全部排出被D装置吸收,避免干扰实验;③样品中变质的氢氧化钠与稀硫酸反应生成二氧化碳。由装置D的质量变化可知,生成二氧化碳的质量为101.1g-100g=1.1g。

设样品中氢氧化钠的质量为x。

Na2CO3 +H2SO4= Na2 SO4+ H2O+

CO2

106

44

x

1.1g

x=2.65g

样品中氢氧化钠的质量为10g-2.65g=7.35g

样品中氢氧化钠的质量分数为 =73.5%

答:样品中氢氧化钠的含量为73.5%。
所以答案是:CaCO3 CaO+CO2↑、过滤、使液体受热均匀,防止液滴飞溅、NaOH和Ca(OH)2的混合物、稀盐酸(合理均可)、无白色沉淀产生(或无明显现象)、甲的实验设计不严密,实验过程中纯碱溶液和氢氧化钙不一定恰好完全反应 ,而纯碱溶液和氢氧化钙溶液均显碱性,无论哪种物质过量,均能使酚酞溶液变红,所以不能据溶液变红确定只含氢氧化钠;(说明:答到反应后溶液均显碱性,滴加酚酞均会变红即可。)、除去空气中的CO2,避免干扰实验、将反应装置内残留的CO2全部排出被D装置吸收、73.5%。

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