精英家教网含钠元素、钙元素的化合物是初中化学的重要研究对象之一.
(一)某学习小组的同学在学习了Na2CO3、NaHCO3的性质后,了解到它们都能与盐酸反应产生CO2气体,那么如何鉴别Na2CO3和NaHCO3呢?带着这样的疑问,他们进行了下列探究:
【查阅资料】(1)Ca(HCO32可溶于水;
(2)NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水.
【猜想】(1)甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(2)乙同学认为可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应均有沉淀产生;又知道Ca(HCO32可溶于水,因此猜测澄清石灰水、CaCl2溶液分别与NaHCO3溶液混合不会产生沉淀,从而鉴别出两种溶液.
(3)丙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别.
【实验探究】(1)甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,各加入澄清石灰水,观察到两支试管中的现象相同,均产生了白色沉淀,实验结果与猜想不一致,即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(2)乙同学将CaCl2溶液加入到分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,发现两支试管中也都产生了白色沉淀,实验结果出乎意料,但根据观察到的其他实验现象,他认为仍可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(3)丙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热(如图1):
①加热Na2CO3时,开始即见小试管中有少量气泡产生,继续加热,气泡逐渐减少,未见澄清石灰水变浑浊,
②加热NaHCO3时,丙同学观察到实验现象与①不同,证实了自己的猜想是合理的.
【问题讨论】(1)小组同学对上述实验展开了讨论,对甲同学的两个实验进行了比较,并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因(如图2、图3).请写出Na2CO3与澄清石灰水发生反应的化学方程式
 
;写出NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子:
 

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(2)乙同学的两个实验中,大家对CaCl2与Na2CO3溶液的反应比较熟悉,而对CaCl2与NaHCO3溶液混合产生的现象难以理解,同学们又进一步查阅了资料,了解到CaCl2与NaHCO3溶液可发生如下反应:CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,因而同学们知道了乙同学是通过观察到
 
现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的.至于CaCl2与NaHCO3溶液为什么能发生上述反应,老师指出其反应原理较复杂,有待于今后学习中进一步探究.
(3)丙同学在加热Na2CO3固体时,开始产生少量气泡的原因是
 
;根据你分析:Na2CO3受热
 
分解(填“易”或“不易”).在加热NaHCO3固体时,丙同学观察到的实验现象是
 
(任写一种).
【拓展应用】(1)固体Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通过
 
方法除去.
(2)要除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,可加入适量的
 
溶液.
(二)实验室里同学们正在进行探究实验.用A、B、C、D四支试管各取室温下等体积的氢氧化钙饱和溶液,再向A试管中滴加碳酸钠溶液、B试管中滴加氯化铜溶液、C试管中滴加氯化铵溶液、D试管中滴加氯化钠溶液,振荡.
【提出问题】:他们在探究的问题是氢氧化钙能否与
 
(选填“酸”、“碱”、“盐”)发生反应?
【表达与交流】:①阳阳同学根据在D试管中没有看到明显现象,判断D试管中无化学反应发生.你认为此判断的依据是否合理
 
 (填“合理”或“不合理”),并解释其原因是
 

②为科学处理实验过程中产生的废液,同学们对B试管中反应后过滤得到的无色滤液,继续进行探究.阳阳同学猜想滤液中只含有一种溶质,娇娇同学猜想滤液中含有两种溶质.为验证哪位同学的猜想是正确的,同学们选用两种不同类别的物质进行以下两个实验.请填写下列实验报告:
    实验内容     实验现象     实验结论
方案一:取少量滤液加入试   管中,向其中
 
 
娇娇同学的猜想是正确的.
滤液中含有的两种溶质是
 
方案二:取少量滤液加入试管中,向其中
 
 
【反思与评价】:通过上述实验,同精英家教网学们认为实验过程中产生的废液必须处理后再排放.请你对B试管中滤液的处理提出可行的建议
 

(三)现有CaCO3 和KHCO3的混合物,甲、乙两同学分别称取一定质量的该混合物来判定其中两种成分的质量比.
①甲同学称取2.00g混合物,向其中加入过量的盐酸,生成气体的质量为ag,则a=
 
.该同学能否由气体质量计算出混合物中两成分的质量比?
 
(填“能”或“不能”)
②已知KHCO3 和NaHCO3一样加热易分解,K2CO3的分解温度远高于1000℃.乙同学称取Wg混合物充分加热,所得CO2气体质量(m) 随温度(T)变化的曲线如图所示,则m(CaCO3):m(KHCO3)═
 
(用含b、c的代数式表示)
小强同学看到妈妈将买来的排水口洗净剂(主要成分:过碳酸钠、柠檬酸)洒在厨房排水口网状盖的底部,倒上温水后迅速冒出气泡.为了解其反应过程,他与学习小组的同学进行了如下探究.
【探究一】为探究气体的成分,同学们设计如图1实验装置进行实验.

实验中观察到如下现象:A中有气泡产生;B中的澄清石灰水变浑浊;C中收集到的气体能使燃着的木条燃烧更旺.由此同学们得出结论:生成的两种气体是
O2、CO2
O2、CO2
(填化学式).
【探究二】为探究过碳酸钠溶于水后所得溶液中溶质的成分,同学们找来过碳酸钠试剂进行实验.
(1)实验过程及现象:取少量过碳酸钠试剂溶于温水中,发现有气泡缓缓冒出,形成无色溶液X;取少量溶液X加入MnO2,发现迅速产生大量气泡,用带火星木条放在管口,木条复燃.
(2)提出问题:无色溶液X中的溶质有哪些物质?
(3)猜想与假设:根据以上实验现象,X溶液中一定存在的溶质是
H2O2
H2O2
;还可能存在Na2CO3、NaHCO3、NaOH中的一种或几种.
(4)查找资料:资料1:氯化钙溶液呈中性;氯化钙溶液与碳酸氢钠溶液混合不发生反应;
资料2:NaHCO3溶液呈碱性,与石灰水反应生成白色沉淀.
(5)实验过程:小强同学取少量溶液,加入稀盐酸,有大量气泡产生,得出结论溶液中含有碳酸钠.其他同学提出异议,理由是
NaHCO3与稀盐酸反应也产生气泡
NaHCO3与稀盐酸反应也产生气泡
.更改方案后,小组同学对溶液X中的溶质进行了如下实验.请将下列实验方案填写完整.
实验操作 主要实验现象 结论
①取样,滴加
CaCl2
CaCl2
溶液
出现白色沉淀
出现白色沉淀
证明溶液中有Na2CO3
②取上层清液,滴加
Ca(OH)2
Ca(OH)2
溶液
无白色沉淀产生 证明溶液中无NaHCO3
③取样,
加入过量氯化钙溶液,充分反应后滴加酚酞试剂
加入过量氯化钙溶液,充分反应后滴加酚酞试剂
不变色
不变色
证明溶液中无NaOH
(6)实验反思:根据资料,NaHCO3溶液能与石灰水反应生成白色沉淀.于是,同学们猜想:碳酸氢钠与氢氧化钠是否可以发生
NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
(写方程式)这样的反应?
【探究三】某同学带来一包膨松剂,想要探究其成分究竟是碳酸钠还是碳酸氢钠,查阅资料得知,向碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸,首先发生反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,其后发生反应:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O.现取少量粉末溶于水,向其中逐滴滴加溶质质量分数为10%的稀盐酸.放出气体的总质量与所滴入稀盐酸的质量关系曲线如图2所示,请根据题意回答问题:
(1)该膨松剂成分为
碳酸氢钠或NaHCO3
碳酸氢钠或NaHCO3
,当滴加稀盐酸至图2中B点时,烧杯中溶液的pH
7(填>、=、<).
(2)实验中放出二氧化碳多少克?(写出计算过程)
请根据下面有关信息,按题目要求回答问题:
(1)将放浓硫酸的试剂瓶露置在空气中一段时间后溶液的质量分数会
变小
变小
(填变大或变小)
(2)某厂以流量10L.s-1排出含硫酸9.8%的工业废水,现往该废水中排入含氢氧化钠2%的工业废水将其酸性中和后再排出.要使处理后的废水pH约为7,则氢氧化钠的流量应当为
40L.s-1
40L.s-1
(假设含酸废水的密度和含碱废水的密度约为1g.cm-3
(3)四种氮肥:(NH42SO4、NH4HCO3、NH4NO3、CO(NH22(尿素),含氮量最低是
碳酸氢铵
碳酸氢铵
(填名称)
(4)为检验糖尿病患者的尿液,医院要配置8%的CuSO4溶液.现有16g硫酸铜同体,可配置该硫酸铜溶液
200
200
g,需水
184
184
ml(水的密度为1.0g.cm-3).
(5)火力发电厂用石灰浆吸收废气中的二氧化硫,以防止污染环境,其发生发应的化学方程式为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2.若100克废气中含有1.6克二氧化硫,则处理1000克这种废气需要含碳酸钙80%的石灰石
31.3或31.25
31.3或31.25
克.
(6)某校化学兴趣小组为测定某硝酸铵样品的纯度,将样品溶于水后,再加入氢氧化钠浓溶液共热,两者恰好完全反应(硝酸铵中的杂质不与氢氧化钠反应,也不溶于水,硝酸铵与氢氧化钠的反应方程式为:NH4NO3+NaOH
加热
.
.
NaNO3+H2O+NH3↑).把产生的所有NH3用足量的硫酸溶液吸收,同时测量2分钟内硫酸溶液增加的质最,结果如下表所示:
时间/s 0 20 30 40 60 80 100 120
增加的质量/g 0 0.7 m 1.2 1.5 1.6 1.7 1.7
(a)请在下面的坐标纸上,以反应时间为横坐标,以产生的NH3质量为纵坐标,画山能够表明产生气体的质量随时间变化的关系曲线:
(b)表中m约为
1.0
1.0
(1)通过一年的化学学习,你已经掌握了实验室制取气体的有关规律,请你结合下列装置图回答问题:
a.写出下列仪器的名称①
长颈漏斗
长颈漏斗
;②
铁架台
铁架台

b.晓杰同学想用高锰酸钾制取氧气,应选用的发生装置是
B
B
 (填序号,下同),写出该反应的化学方程式是
2KMnO4
  △  
.
 
K2MnO4+MnO2+O2
2KMnO4
  △  
.
 
K2MnO4+MnO2+O2

c.晓海经查阅资料,得知乙炔(C2H2)气体可用水和CaC2固体反应制取.写出该反应的化学方程式为
2H2O+CaC2═C2H2↑+Ca(OH)2
2H2O+CaC2═C2H2↑+Ca(OH)2
.在制取的乙炔气体中常含有酸性杂质气体CO2和H2S,为除去杂物,得到纯净干燥的乙炔气体,装置连接顺序为:A→
G
G
C
C
→F.
(2)过氧化钠是化学中常见的一种药品,它是浅黄白色颗粒粉末.在空气中吸收水分和二氧化碳.易溶于水,与水中能发生反应生成氢氧化钠和过氧化氢,方程式:Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2,过氧化氢又能分解放出氧气.
a.区分水和过氧化氢的实验方法是:
加二氧化锰粉末,观察是否有气泡放出
加二氧化锰粉末,观察是否有气泡放出
,发生的反应方程式是:
2H2O2
 MnO2 
.
 
2H2O+O2
2H2O2
 MnO2 
.
 
2H2O+O2

b.某同学为了证明过氧化钠加入水中生成了氢氧化钠,在生成的溶液中滴加了几滴无色酚酞试液,观察到的现象是溶液先变红后褪为无色,请你对此现象进行探究.
提出问题:什么导致溶液先变红再褪色?
猜想与假设:
猜想1:甲同学“可能是无色酚酞溶液变质导致溶液褪色”;
猜想2:乙同学“可能是生成的过氧化氢使溶液褪色”.
实验与结论:
①甲同学提出的猜想,立即遭到其他同学的反对,因为
若酚酞溶液变质,则溶液不会变红
若酚酞溶液变质,则溶液不会变红

②为了验证自己的猜想,乙同学设计了以下方案并实验验证:
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量稀氢氧化钠溶液于试管中,滴加1-2滴酚酞试液,变红后
加入过氧化氢溶液
加入过氧化氢溶液

观察现象
溶液依然为红色
不是生成的过氧化氢使溶液褪色
不是生成的过氧化氢使溶液褪色
讨论交流:你还能提出不同的猜想吗?
猜想3:
可能是过氧化氢分解的氧气使溶液褪色或氢氧化钠溶液浓度过大
可能是过氧化氢分解的氧气使溶液褪色或氢氧化钠溶液浓度过大

方案3:
实验步骤 实验现象 实验结论
取少量原溶液于试管中,加入适量水,观察现象
取少量原溶液于试管中,加入适量水,观察现象
(1)变回红色
(2)依然无色
(1)变回红色
(2)依然无色
(1)氢氧化钠溶液浓度过大导致溶液颜色褪去
(2)溶液颜色褪去与氢氧化钠溶液浓度无关
(1)氢氧化钠溶液浓度过大导致溶液颜色褪去
(2)溶液颜色褪去与氢氧化钠溶液浓度无关

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