Question

20．甲同学在2015年的化学实验考核中抽到了“制取二氧化碳并验证其能与氢氧化钠溶液反应”的实验．在实验过程中产生了以下问题，请你帮助该同学解决．
（1）实验室制取二氧化碳的方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，在制取二氧化碳前应先检查装置的气密性，加入药品时先加入石灰石（填药品名称）．
（2）甲同学在一只大烧杯中倒入约150mL的氢氧化钠溶液，将一只收集有二氧化碳的试管先倒置，再拔去塞子，然后慢慢扣入氢氧化钠溶液中，发现液面几乎不上升，他认为该现象说明2者不反应，监考老师指出他这么做是不能得出该结论的，请问为什么？二氧化碳的密度比空气大，收集有二氧化碳的试管倒置后，再拔去塞子，然后慢慢扣入氢氧化钠溶液中过程中，试管内的二氧化碳沉入到空气中去了．
（3）甲同学再次实验时，老师提醒他要再准备一只烧杯，其中加入水，然后也要倒扣一只收集有二氧化碳的试管，请你解释原因：二氧化碳能与水反应生成了碳酸，若观察到倒扣在水中的试管内液面上升明显，则可以说明两者能发生反应．
（4）乙同学设计了另一种实验方案：在收集有二氧化碳的试管中加入一定量的氢氧化钠溶液，振荡，再加入稀盐酸，如果观察到有气泡则说明两者发生反应．在实验过程中，乙同学向振荡后的试管中滴加稀盐酸，没有看到气泡，可能的原因是加入的稀盐酸过少，碳酸钠与稀盐酸反应生成了碳酸氢钠和氯化钠．
（5）假设乙同学收集到的二氧化碳为44mL，二氧化碳在此情况下的密度为2g/L，乙同学加入5g稀盐酸时恰好完全反应，则所加盐酸的质量分数为多少？

Answer 1

分析 （1）根据实验室制取二氧化碳的原理和药品的加入方法分析回答；
（2）根据二氧化碳的密度比空气大分析回答；
（3）根据二氧化碳能与水反应生成了碳酸分析回答；
（4）根据二氧化碳的体积和密度可求出二氧化碳的质量，由二氧化碳的质量可求出稀盐酸中溶质的质量，再根据溶质质量分数的计算公式计算出盐酸的质量分数．

解答 解：（1）实验室常用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，在制取二氧化碳前应先检查装置的气密性，加入药品时先加入固体药品石灰石．
（2）甲同学在一只大烧杯中倒入约150mL的氢氧化钠溶液，将一只收集有二氧化碳的试管先倒置，再拔去塞子，然后慢慢扣入氢氧化钠溶液中，发现液面几乎不上升，原因是：二氧化碳的密度比空气大，收集有二氧化碳的试管倒置后，再拔去塞子，然后慢慢扣入氢氧化钠溶液中过程中，试管内的二氧化碳沉入到空气中去了．
（3）甲同学再次实验时，老师提醒他要再准备一只烧杯，其中加入水，然后也要倒扣一只收集有二氧化碳的试管，请你解释原因：二氧化碳能与水反应生成了碳酸，若观察到倒扣在水中的试管内液面上升明显，则可以说明两者能发生反应．
（4）乙同学设计了另一种实验方案：在收集有二氧化碳的试管中加入一定量的氢氧化钠溶液，振荡，再加入稀盐酸，如果观察到有气泡则说明两者发生反应．在实验过程中，乙同学向振荡后的试管中滴加稀盐酸，没有看到气泡，可能的原因是加入的稀盐酸过少，碳酸钠与稀盐酸反应生成了碳酸氢钠和氯化钠．
（5）二氧化碳的质量为：0.044L×2g/L=0.088g
设所加稀盐酸中溶质的质量为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
             73                        44
             x                         0.088g
$\frac{73}{44}=\frac{x}{0.88g}$    解得：x=0.146g
所加盐酸的质量分数为：$\frac{0.146g}{5g}×100%$=2.92%．
故答为：（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，检查装置的气密性，石灰石．
（2）二氧化碳的密度比空气大，收集有二氧化碳的试管倒置后，再拔去塞子，然后慢慢扣入氢氧化钠溶液中过程中，试管内的二氧化碳沉入到空气中去了．
（3）二氧化碳能与水反应生成了碳酸，水．
（4）加入的稀盐酸过少，碳酸钠与稀盐酸反应生成了碳酸氢钠和氯化钠．
（5）所加盐酸的质量分数为2.92%．

点评 本题主要考查了二氧化碳的实验制取的方法、二氧化碳的性质和根据化学方程式的计算，涉及的知识点较多，但难度不大，加强有关二氧化碳知识的学习即可分析分析解答．