题目内容

13．在生活中，碳酸氢钠是常用的发酵剂的主要成分．
Ⅰ．（1）碳酸钠和碳酸氢钠中阴离子对应的酸都是H2CO3（填化学式）．
（2）碳酸氢钠在医疗上用作治疗胃酸过多，反应的化学方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑．
Ⅱ．某天然碱中可能含有碳酸钠和碳酸氢钠，小明同学设计了如下实验探究其组成．请分析其过程完成填空．
在老师的指导下采用了如图1所示装置用小苏打和纯碱做了对比实验．实验中小试管内沾有无水硫酸铜粉末的棉花球变成蓝色，a烧杯中石灰水无明显现象，b烧杯中石灰水了现白色浑浊．试回答：①结论：碳酸氢钠（填“碳酸钠”或“碳酸氢钠”）受热分解出水和CO2等物质；②写出b烧杯中发生反应的化学方程式CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
同学们还查阅到如下资料：
（1）2NaHCO3+Ca（OH）2=Na2CO3+CaCO3↓+H2O
（2）Ca（HCO3）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaHCO3
（3）CaCl2 稀溶液与 NaHCO3稀溶液混合无沉淀、与Na2CO3稀溶液混合有沉淀
【假设猜想】
假设一：天然碱成分为碳酸氢钠；
假设二：天然碱成分为碳酸钠；
假设三：天然碱成分为碳酸氢钠和碳酸钠．
【实验方案】
方案一：取一定量样品直接加热，再将产生的气体通入澄清石灰水，根据实验现象，对上述三种假设的每一种是否成立都能进行判断．请评价这种方案是否合理否（填“是”或“否”），理由是只能得出是否含有碳酸氢钠或碳酸钠，不能判断是否同时含有碳酸氢钠和碳酸钠．
方案二：
可选药品：NaOH溶液     稀盐酸     Ca（OH）2溶液     CaCl2溶液
实验操作实验现象实验结论
操作一：取天然碱样品少量溶于足量水后，加入过量的CaCl2稀溶液（如果操作一有沉淀，则进行操作二）无沉淀出现假设一成立
操作二：待操作一中反应充分后过滤，并在滤液中加入过量的Ca（OH）2溶液，观察无沉淀出现假设二成立
产生白色沉淀假设三成立
Ⅲ．为测定天然碱中的成分，小组的同学设计了如下实验，其主要实验步骤如下：
（1）按图2组装仪器，将52.5g试样放入锥形瓶中，打开活塞B，从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
（2）准确称量干燥管的质量后再次连接好装置；
（3）关闭活塞B，打开分液漏斗的活塞和上面的塞子，加入足量某酸溶液；
（4）待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞B，再次从导管A处缓缓鼓入一定量的空气，直至干燥管内物质质量不变；
（5）再次称量干燥管的质量；并绘制干燥管增加的质量与时间的关系图（见图3）；
讨论：
①步骤（1）加入样品前还应检查装置的气密性，所加的酸溶液最好是稀硫酸．
②装置甲的作用是吸收空气中的二氧化碳；装置乙的作用是吸收二氧化碳中混有的水蒸气．第（4）步再次从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收．
③请利用有关数据计算试样中碳酸氢钠的质量分数．（写出计算过程）

分析 Ⅰ．（1）碳酸钠和碳酸氢钠中阴离子对应的酸都是碳酸；
（2）碳酸氢钠能和胃酸中的稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳；
Ⅱ．碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；
二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；
【假设猜想】
天然碱成分可能是碳酸氢钠，也可能是碳酸钠，或碳酸氢钠和碳酸钠；
【实验方案】
如果澄清石灰水不能变浑浊，说明是碳酸钠，如果澄清石灰水变浑浊，说明是碳酸氢钠，或碳酸氢钠和碳酸钠；
为了防止实验装置漏气影响实验结果，应该检查装置的气密性；
稀硫酸不具有挥发性；
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳；
浓硫酸具有吸水性，可以用来干燥二氧化碳气体；
根据提供的数据可以计算试样中碳酸氢钠的质量分数．

解答 解：Ⅰ．（1）碳酸钠和碳酸氢钠中阴离子对应的酸都是H2CO3；
（2）碳酸氢钠在医疗上用作治疗胃酸过多，反应的化学方程式为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑．
故填：H2CO3；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑．
Ⅱ．①结论：碳酸氢钠受热分解出水和CO2等物质；
②b烧杯中，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，发生反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
故填：碳酸氢钠；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
【假设猜想】
天然碱成分可能是碳酸氢钠，也可能是碳酸钠，或碳酸氢钠和碳酸钠．
故填：碳酸氢钠和碳酸钠．
【实验方案】
方案一：这种方案不合理，理由是：如果澄清石灰水不能变浑浊，说明是碳酸钠，如果澄清石灰水变浑浊，说明是碳酸氢钠，或碳酸氢钠和碳酸钠，即只能得出是否含有碳酸氢钠或碳酸钠，不能判断是否同时含有碳酸氢钠和碳酸钠．
故填：否；只能得出是否含有碳酸氢钠或碳酸钠，不能判断是否同时含有碳酸氢钠和碳酸钠．
方案二：操作一：取天然碱样品少量溶于足量水后，加入过量的 CaCl2稀溶液，无沉淀出现，假设一成立；
操作二：待操作一中反应充分后过滤，并在滤液中加入过量的 Ca（OH）2溶液，如果不产生沉淀，说明假设二成立；
如果产生白色沉淀，说明假设三成立．
故填：CaCl2稀溶液；Ca（OH）2溶液；无沉淀出现；产生白色沉淀．
Ⅲ．①步骤（1）加入样品前还应检查装置的气密性，所加的酸溶液最好是稀硫酸．
故填：检查装置的气密性；稀硫酸．
②装置甲的作用是吸收空气中的二氧化碳；
装置乙的作用是吸收二氧化碳中混有的水蒸气；
第（4）步再次从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收．
故填：吸收空气中的二氧化碳；吸收二氧化碳中混有的水蒸气；使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收．
③设碳酸氢钠的质量为x，反应生成二氧化碳的质量为y，
由图中数据可知，反应生成二氧化碳的质量为22g，
NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑，Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑，
  84                 44     106                   44
  x                  y    52.5g-x               22g-y
$\frac{84}{x}$=$\frac{44}{y}$，$\frac{106}{52.5g-x}$=$\frac{44}{22g-y}$，
x=1.9g，
则碳酸氢钠的质量分数为：$\frac{1.9g}{52.5g}$×100%=3.6%，
答：试样中碳酸氢钠的质量分数是3.6%．

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．

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5．据《自然》杂志报道，科学家最近研制的一种以锶原子做钟摆的钟是世界上最精准的钟，锶元素（元素符号为Sr）原子结构示意图如图所示，
（1）锶元素属于金属（填“金属“或“非金属”）元素；
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2．阅读材料：过氧化钠在工业上有广泛的用途，常用做漂白剂、杀菌剂、消毒剂、去臭剂、氧化剂等．过氧化钠为淡黄色粉末，在空气中吸收水分和二氧化碳的同时放出氧气．与水反应，生成氢氧化钠和过氧化氢，由于反应放出大量的热，后者很快分解成水和氧气．过氧化钠能与稀酸反应．过氧化钠相对密度为2.805，难溶于乙醇，有氧化性，易引起燃烧爆炸，应避免与有机物和可燃物质接触．钠在氧气中燃烧可生成过氧化钠．
请回答下列问题：
（1）过氧化钠的物理性质（写两点）淡黄色粉末、相对密度为2.805（或难溶于乙醇）；
过氧化钠的化学性质（写两点）在空气中吸收水分和二氧化碳的同时放出氧气、与水反应，生成氢氧化钠和过氧化氢（或能与稀酸反应或有氧化性或易引起燃烧爆炸或在氧气中燃烧可生成过氧化钠）．
（2）下列有关过氧化钠的说法正确的是ABD．
A．过氧化钠应密封保存
B．过氧化钠可作供氧剂
C．生成过氧化钠的反应属于分解反应
D．在生成过氧化钠的反应中，氧气体现氧化性
（3）写出过氧化钠与水反应时，发生的所有化学反应的文字表达式过氧化钠+水→氢氧化钠+过氧化氢．（写一个）
3．请你参与下列探究：
[问题情境]某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出，同学们都能解释红色固体物质的出现，请你写出生成红色固体物质的化学反应方程式Fe+CuSO4=FeSO4+Cu．但却对气体的生成产生了疑问，激发了同学们强烈的探究欲望，生成的是什么气体？
[提出猜想]从物质组成元素的角度，放出的气体肯能是O2、SO2、H2．
[查阅资料]SO2易溶于水，能与过量的NaOH溶液反应，生成Na2SO3．
[方案设计]依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：
（1）甲同学认为是O2，则检验方法是用带火星的木条伸入收集的气体中若复燃说明是氧气．
（2）乙同学认为是SO2，则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的气瓶中，称量通气前后洗气瓶的质量．写出SO2与NaOH溶液反应的化学方程式S02+2NaOH=Na2S03+H2O．
（3）甲、乙同学实验的结果表明气体汇总即不含O2也不含SO2，丙同学根据以上实验结果推测气体是H2．
[实验探究]丙同学为了检验H2，收集了一试管气体，用拇指堵住试管口且管口略向下倾斜靠近火焰移开拇指点火，听到很小的声音．然后再将气体用带尖嘴的导管导出点燃且用冷而干燥的烧杯罩在火焰的上方，气体在空气里安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感觉到发热．
结论：铁粉与硫酸铜的溶液反应时，产生的气体是氢气
[思维拓展]由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质．

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