Question

15．某课外活动小组的同学用如图1装置探究CO₂的实验室制法．

（1）甲同学用大理石与稀盐酸反应制取CO₂，应该选用的发生装置是B，收集装置是C发生反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）加热固体碳酸氢钠或固体碳酸氢铵都能产生CO₂，其方程式分别是：
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑　　　　2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
乙同学利用加热碳酸氢钠的方法制取CO₂，应该选用的发生装置是A．他不选用碳酸氢铵制取CO₂的理由是碳酸氢铵加热分解会生成二氧化碳和氨气的混合气体得到的二氧化碳不纯．
（3）丙同学用石灰石（杂质不与酸反应，也不溶于水）和稀盐酸反应制取二氧化碳，在准备将反应后的废液倒进废液缸时，发现实验桌上有一瓶未知质量分数的Na₂CO₃溶液，他决定利用该废液，测定Na₂CO₃溶液中溶质的质量分数．他将废液过滤，然后向废液中慢慢滴加Na₂CO₃溶液，加入Na₂CO₃溶液的质量与生成沉淀质量的关系如图2所示．在加入Na₂CO₃溶液的过程中，开始时没有发现沉淀生成，说明滤液中的溶质除含有CaCl₂外，还含有HCl；计算Na₂CO₃溶液中溶质的质量分数．（计算结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根据实验室制取二氧化碳的反应物是固体和液体，反应条件是常温，二氧化碳密度空气大，溶于水，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳进行分析；
（2）根据加热碳酸氢钠固体生成气体，类比实验室制氧气的装置，需要在大试管中加热，试管口略向下倾斜；不用加热碳酸氢铵制备，碳酸氢铵分解生成氨气和二氧化碳分析原因；
（3）在加入Na₂CO₃溶液的过程中，开始时没有发现沉淀生成，说明碳酸钠并没有和氯化钙反应，滤液中的溶质除含有CaCl₂外，还含有盐酸，由图意，（25 g-5 g） Na₂CO₃溶液与氯化钙溶液全部反应，生成5 g碳酸钙沉淀，要计算碳酸钠溶液中溶质的质量分数，可根据生成沉淀的质量为5g，求出碳酸钠的质量，而这些碳酸钠是20g碳酸钠溶液中的碳酸钠的质量，就不难求出质量分数了．

解答 解：（1）实验室制取二氧化碳的反应物是固体和液体，反应条件是常温，二氧化碳密度空气大，溶于水，应该选用的发生装置是B，收集装置是C，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳进，化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）加热碳酸氢钠固体生成气体，类比实验室制氧气的装置，需要在大试管中加热，试管口略向下倾斜，选择仪器为A；不用加热碳酸氢铵制备，碳酸氢铵分解生成氨气和二氧化碳，得到的二氧化碳气体不纯；
（3）在加入Na₂CO₃溶液的过程中，开始时没有发现沉淀生成，说明碳酸钠并没有和氯化钙反应，滤液中的溶质除含有CaCl₂外，还含有盐酸，化学式为：HCl．
分析图意，（25 g-5 g） Na₂CO₃溶液与氯化钙溶液全部反应，生成5 g碳酸钙沉淀
设20gNa₂CO₃溶液中溶质的质量为x
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl   
106           100
x              5g
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{5g}$
x═5.3g   
该Na₂CO₃溶液中溶质的质量分数为$\frac{5.3g}{25g-5g}$×100%=26.5%   
答：Na₂CO₃溶液中溶质的质量分数为26.5．
故答案为：（1）B，C，CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）A，碳酸氢铵加热分解会生成二氧化碳和氨气的混合气体得到的二氧化碳不纯；
（3）HCl；
Na₂CO₃溶液中溶质的质量分数为26.5．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．