题目内容

【题目】某兴趣小组用图 1 装置进行实验时发现,烧杯中饱和石灰水先变浑浊,后逐渐澄清。

(1)写出甲装置中发生反应的化学方程式__________;乙装置中石 灰水先变浑是因为生成了碳酸钙。

(2)为探究“饱和石灰水浑浊后变澄清的原因”,同学们开展了如下活动:

(教材回顾) 石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到溶有二氧化碳的水时,会反应生成 溶解性较大的碳酸氢钙。该反应的化学方程式为_______________。

(提出假设) 假设 1:挥发出的 HCl 使浑浊变澄清; 假设 2:______________________。

(设计实验) 为除去 CO2 中的 HCl,小华在图 1 中甲、乙装置之间增加图 2 装置,装 置的连接顺序是甲→_____________→_____________________→乙(填管口字母);其中盛放的溶液可以为_____________(填选项字母)。

a.浓硫酸 b.氢氧化钠溶液 c.饱和碳酸氢钠溶液

(实验现象) 饱和石灰水浑浊后,继续通入足量 CO2,沉淀部分溶解但最终并未完全 澄清。

(得出结论) 由上述探究可得出的结论是____________。

(拓展延伸) 向含有氢氧化钙 14.8g 的石灰水里缓缓通入一定量二氧化碳,充分反应 后若生成 10g 沉淀,则通入二氧化碳的质量可能为_________(选填字母)。

a.4.4g b.8.8g c.13.2g d.17.6g

(3)同学们在老师指导下,用 pH 传感器测得图 1 烧杯中溶液的 pH 随通入气体时间的 变化曲线如图 3 所示。

① AB 段 pH 几乎不变的原因可能是_______________。

② BC 段发生反应的化学方程式主要有_____________、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。

③ D 点所得澄清溶液的溶质为_________________(写化学式)。

【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O CO2+H2O+CaCO3= Ca(HCO3)2 产生的 CO2 使浑浊变澄清(或 HCl 和 CO2 共同作用使浑浊变澄清) b a C 挥发出的 HCl 使饱和石灰水产生的浑浊最终变澄清;CO2 只能使饱和石灰水生 成的沉淀部分溶解,不能最终使其变澄清。(其他合理答案均可) ac 先排出的是装置内的空气,不会使溶液 pH 明显变化。 Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O CaCl2 和 HCl

【解析】

(1)甲装置中石灰石和浓盐酸反应生成氯化钙二氧化碳和水,故化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,故填:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。

(2)[教材回顾]石灰岩的主要成分是碳酸钙,当遇到溶有二氧化碳的水时,会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙。该反应的化学方程式为CO2+H2O+CaCO3= Ca(HCO3)2,故填:CO2+H2O+CaCO3= Ca(HCO3)2。

[提出假设]由文献资料,碳酸钙与氧化碳水反应生成或可溶于水的碳酸氢钙,则可提出假设产生的二氧化碳使石灰水变澄清,故填:产生的 CO2 使浑浊变澄清。

[设计实验]图中装置起洗气功能时进气管与出气管的方向是长进短出,小华在图1中甲、乙装置之间增加图2装置,装置的连接顺序是甲→b→a→乙;其中盛放的试剂合理的是碳酸氢钠,碳酸氢钠能与氯化氢气体反应生成氯化钠、水和二氧化碳,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,故填:b;a;c。

[得出结论] 饱和石灰水浑浊后,继续通入足量 CO2,沉淀部分溶解但最终并未完全 澄清。由上述探究可得出的结论是:挥发出的 HCl 使饱和石灰水产生的浑浊最终变澄清或CO2 只能使饱和石灰水生成的沉淀部分溶解,不能最终使其变澄清。

[拓展延伸] 充分反应后若生成 10g 沉淀,有可能二氧化碳不足恰好完全反应生成10g沉淀;设此时二氧化碳质量为x,反应氢氧化钙质量为y。

有可能二氧化碳过量,氢氧化钙完全转化成沉淀,后有一部分沉淀生成了碳酸氢钙,设氢氧化钙完全转化成碳酸钙需要二氧化碳的质量为y,生成碳酸钙质量为m,

继续通入二氧化碳,剩余碳酸钙质量为10g,则转化成碳酸氢钙的碳酸钙质量为20g-10g=10g,设生成碳酸氢钙需要二氧化碳质量为z,

故反应二氧化碳质量为8.8g +4.4g =13.2g,故选:ac。

(3)①刚开始排出的气体是空气,故AB段pH几乎不变,故填:先排出的是装置内的空气,不会使溶液 pH 明显变化。

②BC段,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,氯化氢与氢氧化钙反应生成氯化钙和水,反应的化学方程式主要有CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓++H2O、Ca (OH )2+2HCl=CaCl2+2H2O,故填:Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O。

③D点溶液的pH小于5,所得澄清溶液的成分除H2O外,还有氯化氢,以及氯化氢与氢氧化钙反应生成的氯化钙,故填:CaCl2 和 HCl。

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