题目内容
【题目】工业上用电解饱和食盐水的方法制备烧碱(NaOH)、氯气(Cl2)和氢气,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业,某化学兴趣小组同学在实验室进行如下探究:
探究一:验证电解饱和食盐水的产物
(查阅资料)(1)氯气在通常情况下呈黄绿色、是一种有强烈刺激性气味的有毒气体;(2)氯气能与碱溶液发生反应,能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
(实验验证)按图甲所示装置进行实验探究
接通电源一段时间后,观察到X、Y电极周围均有气泡产生,溶液由无色变为红色。用小试管在a端收集气体,移近酒精灯火焰,松开拇指,发出轻微的爆鸣声。将湿润的淀粉碘化钾试纸放在b端,试纸变蓝。
(实验分析)
(1)a端收集到的气体是_____。
(2)电解饱和食盐水的化学方程式为_____。
(3)b端后连接乙装置,乙装置中氢氧化钠溶液的作用是_____。
(拓展延伸)上述电解饱和食盐水实验中,电解产物之间能发生化学反应。为避免产物混合发生反应,工业上常用离子交换膜法进行生产制备,将得到的溶液蒸发结晶获得烧碱。
探究二:工业上生产的烧碱中含有哪些杂质?
(猜想假设)
猜想一:NaCl
猜想二:Na2CO3
猜想三:NaCl和Na2CO3
工业上生产的烧碱中可能含有Na2CO3,作出此猜想的依据是_____。
(实验探究)
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
取少量烧碱样品于试管中,加适量水溶解,加入过量的稀硝酸,再滴加少量硝酸银溶液 | _____ | 猜想三正确 |
(反思评价)
(1)小乐同学认为上述实验中可用稀盐酸代替稀硝酸,小娟不同意,小娟的理由是_____,
(2)除去烧碱溶液中少量的碳酸钠,可选用的药品是_____ (填标号)。
A CuCl2溶液
B Ba(NO3)2溶液
C Ba(OH)2溶液
D KOH溶液
【答案】氢气 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 吸收氯气 氢氧化钠能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水 先产生气泡后产生白色沉淀 稀盐酸中含有氯离子,影响对氯化钠的检验 C
【解析】
探究一:氢气燃烧生成水;电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气;氢氧化钠溶液能够吸收氯气;
探究二:氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水;稀硝酸和碳酸钠反应生成硝酸钠、水和二氧化碳;氯化钠和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银和硝酸钠;碳酸钠和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钠。
探究一:(1)a端收集到的气体移近酒精灯火焰,松开拇指,发出轻微的爆鸣声,是因为氢气燃烧生成水,说明气体是氢气。故填:氢气。
(2)将湿润的淀粉碘化钾试纸放在b端,试纸变蓝,说明b端产生的气体是氯气,电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,反应的化学方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。故填:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(3)氯气可以和氢氧化钠反应,所以b端后连接乙装置,乙装置中氢氧化钠溶液的作用是吸收氯气。故填:吸收氯气。
探究二:氢氧化钠能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水,所以工业上生成的烧碱中可能含有Na2CO3。故填:氢氧化钠能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
[实验探究]
猜想三正确说明烧碱中含有NaCl和Na2CO3,稀硝酸和碳酸钠反应生成了二氧化碳,氯化钠和硝酸银反应生成了白色沉淀氯化银,所以现象是先产生气泡后产生白色沉淀。故填:先产生气泡后产生白色沉淀。
[反思评价]
(1)稀盐酸中含有氯离子,换成稀盐酸后即使烧碱中没有氯化钠也会生成白色沉淀,无法检验出有无氯化钠。故填:稀盐酸中含有氯离子,影响对氯化钠的检验。
(2)除去烧碱溶液中少量的碳酸钠,可选用的药品是氢氧化钡溶液,是因为氢氧化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钠,过滤得到氢氧化钠溶液,CuCl2会把NaOH除去,Ba(NO3)2会引入新杂质,KOH与其杂质不发生反应。
故选C。
【题目】某校化学兴趣小组欲探究 CO2 与 NaOH 溶液反应后的溶质组成。
(查阅资料)20℃时,几种物质在水中的溶解度(S):
物质 | Na2CO3 | NaHCO3 | Ca(OH)2 | Ba(OH)2 | NaOH |
S/g | 21.5 | 9.6 | 0.165 | 3.89 | 109 |
(实验探究Ⅰ)
实验一:取两只充满 CO2 的矿泉水瓶,分别加入50mL 的水和等体积的 NaOH 溶液,立即拧紧瓶盖, 实验如图,充分振荡。瓶子变瘪程度 A______B(填 “>”“=”“<”)。
实验二:验证 B 瓶中反应生成了 Na2CO3:取少量 B 瓶中的溶液,滴加过量 BaCl2 的溶液,有白色沉淀生成,静置。
(1)该反应的化学方程式为______。
(2)实验中不宜将 BaCl2 溶液换成 CaCl2 溶液,原因是______。
实验三:取少量实验二中的上层清液,滴入几滴酚酞。
(3)溶液变红色。说明清液中还有 NaOH。
(4)实验二中必须加入过量的 BaCl2 溶液,理由是______。
(实验探究Ⅱ)
(查阅资料)
(1)本实验条件下,NaOH 溶液、Na2CO3 溶液和NaHCO3 溶液的 pH 分别约为 14.0、12.0和 8.5。
(2)将 CO2 通入少量的澄清石灰水中,溶液变浑浊,继续通 CO2 气体,浑浊逐渐消失, 其消失过程中发生的反应为:CaCO3 + H2O + CO2 =Ca(HCO3)2
(提出猜想)过量 CO2 与 NaOH 溶液反应后的溶质中还可能含有______(填化学式)。
(进行实验)小明在老师的帮助下利用数字传感器完成了以下实验。室温(约 20℃)下, 将 8gNaOH 溶于 190g 水中,然后向其中持续通入二氧化碳气体,同时用数字传感器测定溶液的 pH 变化,所得数据如图 2 所示。
(得出结论)
(1)实验中,用“分液漏斗”而不用“长颈漏斗”的原因是______;
(2)根据资料和图像判断:M点溶质应为______(填化学式);
(反思交流)
(1)经多次重复实验,所得实验结果基本一致。实验过程中发现 18min 后溶液的 pH 基本不再变化,则此时烧杯内______(填“有”或“无”)晶体析出,原因是______。
(2)待 pH 不再变化后,取适量溶液,向其中滴加几滴稀盐酸,立即产生气泡,该反应的化学方程式为_______。