题目内容
我国著名化学家侯德榜先生发明了“侯氏制碱法”,其原理中重要的一步是向饱和食盐水中先后通入足量NH3和CO2制备NaHCO3,化学方程式:NaCl+ NH3+CO2+H2O= NaHCO3↓+NH4Cl
某兴趣小组在实验室模拟该过程,请结合具体的步骤回答下列问题:
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I.气体制备
(1)二氧化碳气体制备
实验室常采用石灰石与稀盐酸反应制备CO2,其化学方程式为_____________。应选择的气体收集装置为______(选填装置对应的字母)。
(2)氨气制备
实验室常用硫酸吸收氨气,防止污染空气,实验室制备NH3的反应原理为:Ca(OH)2(固)+2NH4Cl(固)
CaCl2+2H2O+2NH3↑。现要制备并干燥NH3,所选装置的正确连接顺序为_____→______(选择装置对应的字母)。实验室制备O2也可用上述制备NH3的发生装置,写出用该发生装置制备O2的化学方程式__________。
II.NaHCO3制备
物质 | NaHCO3 | NH4Cl |
溶解度/g(20℃) | 9.6 | 37.2 |
(3)根据表格中的溶解度数据,解释20℃产物中NaHCO3能够先从溶液中结晶析出的原因________。
(4)该过程中另一产物NH4Cl在农业生产中常被用作______________。
某同学查阅资料得知,实验室常用电石(主要成分CaC2)与水反应制取乙炔(C2H2),反应的化学方程式为:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑(电石中的杂质不溶于水且不与水反应,也不与Na2CO3反应)。在实验室中,该同学把一定量的CaC2加入Na2CO3溶液中,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液,并对滤液的成分进行探究。
[提出问题]:滤液中溶质的成分是什么?
[猜想与假设]:猜想一:NaOH、Na2CO3
猜想二:NaOH
猜想三:NaOH、Ca(OH)2
[分析与推理]:
分析一:若猜想一成立,说明实验中加人的CaC2量少,CaC2与水反应生成的Ca(OH)2与Na2CO3反应后,Na2CO3剩余。
分析二:若猜想二成立,说明实验中加人的CaC2与水反应生成的Ca(OH)2与Na2CO3恰好完全反应。
分析三:若猜想三成立,说明实验中加人的CaC2量多,CaC2与水反应生成的Ca(OH)2与Na2CO3反应后,Ca(OH)2剩余。
由以上分析可推知:反应后滤液中一定存在的溶质是____① ___(①②③填化学式),可能存在的溶质是___② __和___③ ___。对可能存在的溶质,需进一步实验验证。
[设计并实验]:
实验序号 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
实验一 | 取少量滤液于试管中,向其中加人过量稀盐酸 | 无气泡产生 | 猜想___④ ___不成立 |
实验二 | 另取少量滤液于试管中,向其中滴入适量碳酸钠溶液 | ___⑤ ___ | 猜想三成立,发生反应的化学方程式为 ______⑥ ___ |
[拓展延伸]:
若向CuCl2溶液中加人少量CaC2,充分反应,可观察到有气泡产生,同时出现蓝色的___⑦ ___ (填化学式)沉淀。
实验室保存电石应注意___⑧ ___。
某种矿石由氧化镁、氧化铁、氧化铜和二氧化硅组成,用它制备氢氧化镁的流程示意图如图所示(已知:二氧化硅不溶于水也不与稀盐酸反应)。
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请回答下列问题:
(1)溶液A中共含有____种阳离子;写出矿石中的任意一种金属氧化物与稀盐酸反应的化学方程式:____________(只写一个)。
(2)在溶液A中加入熟石灰调节溶液的pH,可以使溶液中的金属阳离子逐步转化为沉淀。该实验条件下,使金属阳离子沉淀的相关pH数据见下表。为保证产品纯度、减少产品损失,并便于操作,所得溶液B的pH的取值范围为________。
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | Mg(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 4.2 | 8.6 |
完全沉淀的pH | 3.2 | 6.7 | 11.1 |
(3)写出溶液B中加入熟石灰发生的化学反应方程式:___________。