Question

5．（1）如图1所示的仪器和装置，可用实验室制取某些气体．
①用高锰酸钾制取氧气的发生装置可选择如图中的ABCE（填标号）进行组合．
②实验室制取二氧化碳的化学方程式为CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．用F收集二氧化碳时，通入二氧化碳一段时间后，接下来的操作是把燃烧的木条放在集气瓶口，木条熄灭，移出导气管，盖上玻璃片．
（2）化学兴趣小组在老师的指导下，对纯碱（Na₂CO₃）溶液的酸碱性进行以下探究．
探究1：Na₂CO₃溶液酸碱性检验
①请你将实验报告填写完成．

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量Na2CO3溶液于试管中，加入少量的 酚酞试液	酚酞试液变红色	Na2CO3水溶液呈碱性

探究2：影响Na₂CO₃溶液酸碱度的因素研究
不同温度下（20℃和30℃），用pH计分别测定不同溶质质量分数的Na₂CO₃溶液（1%和5%）的pH值，获得的相关实验数据如下表所示．

实验编号	Na2CO3溶液的溶质质量分数（均取2mL）	实验温度	pH
a	1%	20℃	11.6
b	1%	30℃	11.8
c	5%	20℃	12.1
d	5%	30℃	12.4

②要获取Na₂CO₃溶液溶质质量分数对其碱性强弱影响的结论，可比较的实验编号是ac或bd（写一种组合）．
③从上述实验数据中得出温度对Na₂CO₃溶液碱性强弱影响的结论是碳酸钠溶液质量分数一定时，温度越高，碱性越强．
探究3：Na₂CO₃溶液酸碱性原因的初步探析
取2mL5%的Na₂CO₃溶液于试管中，逐滴加入稀盐酸，并测定该实验过程溶液的pH变化情况，获得数据如图所示．
④分析图2中a、b、c三处溶液所含溶质的不同，从构成物质微粒的视角推断：Na₂CO₃溶液呈碱性与Na₂CO₃中的CO₃^2-（填离子符号）有关．
⑤请你再设计一个实验证明④所得的结论：实验步骤：取适量碳酸钠溶液于试管中，加入适量酚酞试液，再加入足量氯化钙溶液；
实验现象：溶液变成红色，产生白色沉淀，溶液由红色变成无色；
实验结论：碳酸钠溶液显碱性与碳酸钠中的碳酸根离子有关（写出实验步骤和预期观察到的现象）

Answer 1

分析 （1）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；
实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳密度比空气大，不能燃烧，不支持燃烧；
（2）碳酸钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
通过对比试验可以判断影响Na₂CO₃溶液酸碱度的因素；
碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠．

解答 解：（1）①用高锰酸钾制取氧气的发生装置可选择如图中的酒精灯A、试管B、铁架台C和带导管的单孔橡皮塞E．
故填：ABCE．
②实验室制取二氧化碳的化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
用F收集二氧化碳时，通入二氧化碳一段时间后，接下来的操作是把燃烧的木条放在集气瓶口，木条熄灭，说明二氧化碳已经收集满，再移出导气管，盖上玻璃片．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；把燃烧的木条放在集气瓶口，木条熄灭．
（2）①取少量Na₂CO₃溶液于试管中，加入少量的酚酞试液，酚酞试液变红色，说明碳酸钠溶液显碱性，实验过程如下表所示：

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量Na2CO3溶液于试管中，加入少量的酚酞试液	酚酞试液变红色	Na2CO3水溶液呈碱性

②要获取Na₂CO₃溶液溶质质量分数对其碱性强弱影响的结论，可比较a和c，b和d，这是因为两组中温度相同，溶质质量分数不同．
故填：ac或bd．
③从上述实验数据中可知，ab中质量分数相等，cd中质量分数也相等，温度越高，溶液pH越大，从而得出温度对Na₂CO₃溶液碱性强弱影响的结论是碳酸钠溶液质量分数一定时，温度越高，碱性越强．
故填：碳酸钠溶液质量分数一定时，温度越高，碱性越强．
④分析图2中a、b、c三处溶液所含溶质不同，a中溶质是碳酸钠，b中的溶质是氯化钠，c中的溶质是氯化钠和氯化氢，因此Na₂CO₃溶液呈碱性与Na₂CO₃中的CO₃^2-有关．
故填：CO₃^2-．
⑤证明④所得结论的实验方案：实验步骤：取适量碳酸钠溶液于试管中，加入适量酚酞试液，再加入足量氯化钙溶液；
实验现象：溶液变成红色，产生白色沉淀，溶液由红色变成无色；
实验结论：碳酸钠溶液显碱性与碳酸钠中的碳酸根离子有关．
故填：实验步骤：取适量碳酸钠溶液于试管中，加入适量酚酞试液，再加入足量氯化钙溶液；
实验现象：溶液变成红色，产生白色沉淀，溶液由红色变成无色；
实验结论：碳酸钠溶液显碱性与碳酸钠中的碳酸根离子有关．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．