Question

3．已知：二氧化碳气体既不溶于饱和NaHCO₃溶液也不与NaHCO₃反应：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑．某学生欲用浓盐酸与大理石反应先制取干燥纯净的二氧化碳气体，再进行二氧化碳的性质探究实验．实验室提供了下列装置和药品．

请回答相关问题：
（1）若将装置D装满一种液体，利用排该液体的方法收集一瓶二氧化碳气体，则该液体可选用NaHCO₃溶液．
（2）欲用浓盐酸与大理石反应制取干燥纯净的二氧化碳气体．两个净化装置相连接时，其仪器接口顺序应为d→a（填接口序号）．
（3）为探究二氧化碳的性质，用Y形导管完成以下实验．
图2中Y形导管平放于桌面上，将图1中制取的干燥纯净的二氧化碳气体，缓缓通入①②两支试管内一会儿，观察到①试管内并无明显反应现象，②试管内变浑浊．然后将①②两支试管内的废液倒入同一个干净的烧杯中，并将废液进行过滤，同学们对滤液成分进行了探究．
【提出问题】滤液中除水外还含有那些物质？

【查阅资料】①氯化钙溶液呈中性；②Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
【猜想假设】甲认为：只含有氢氧化钠；
乙认为：只含有碳酸钠；
丙认为：含有氢氧化钠和氢氧化钙；
你认为还可能是氢氧化钠和碳酸钠（写一种猜想）．
【实验设计】设计一个简单的实验证明你的猜想正确．

实验步骤	实验现象	实验结论
取滤液于试管中，取滤液于试管中，加入过量的氯化钙溶液，静置取上层清液滴加无色酚酞	试管中出现白色浑浊，且上层清液呈红色	猜想正确

【实验分析】甲同学针对自己的猜想进行了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取样于试管中，滴入少量稀盐酸	无明显现象	猜想成立

你认为甲同学对实验结果判断是否正确？请说明理由．不正确，因为乙、丙猜想均可出现上述现象．

Answer 1

分析 （1）根据二氧化碳气体既不溶于饱和NaHCO₃，溶液也不与NaHCO₃反应分析；
（2）根据除杂质氯化氢和水蒸气的先后顺序考虑本题；
（3）【猜想】根据二氧化碳和氢氧化钙、氢氧化钠反应时，可能刚好完全反应，也可能其中的一种过量，结合题中的猜想进行分析；
【实验设计】根据猜想，只要设计实验验证氢氧化钠和碳酸钠存在进行分析；
【实验分析】根据盐酸也可以与氢氧化钠和氢氧化钙的反应进行分析

解答 解：（1）二氧化碳气体既不溶于饱和NaHCO₃，溶液也不与NaHCO₃反应，而且还与氯化氢气体反应，故填NaHCO₃溶液；
（2）除水用浓硫酸，除去氯化氢用饱和碳酸氢钠溶液，如果先除掉水后，再通过碳酸氢钠溶液时会又带上水，前面的水就白除了，所以把除水放在最后除，要先通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，再通过浓硫酸除水，在除杂质时要遵循长进短出的原则，故仪器接口顺序应为d接a；故填d→a；
（3）[猜想]根据反应原理可知，①②试管中二氧化碳与两种碱的反应，可能是两者恰好完全反应，也可能其中的一种过量，结合已有的猜想，可猜想混合液中含有氢氧化钠和碳酸钠，
[实验设计]由于两者的溶液均显碱性，所以可以加入只和碳酸钠反应的物质氯化钙，如果有白色沉淀生成既有碳酸钠，再取反应后的上层清液检验其是否具有碱性，如果显碱性则原溶液中含有氢氧化钠，因此需在上层清液中滴加酚酞进行检验，所以实验如下：

实验步骤	实验现象	实验结论
取滤液于试管中，取滤液于试管中，加入过量的氯化钙溶液，静置取上层清液滴加无色酚酞	试管中出现白色浑浊，且上层清液呈红色	猜想正确

[实验分析]盐酸也可以和氢氧化钠反应也可与氢氧化钙反应，反应时均无现象出现，因此无法区分乙与丙的猜想；
故答案为：（1）NaHCO₃溶液；
（2）d→a；
（3）[猜想假设]氢氧化钠和碳酸钠；
[实验设计]实验步骤：取滤液于试管中，加入过量的氯化钙溶液，静置取上层清液滴加无色酚酞；实验现象：试管中出现白色浑浊，且上层清液呈红色；
[实验分析]不正确，因为乙、丙猜想均可出现上述现象．

点评 在做此类题时，首先弄清所要鉴别的物质的不同性质，然后选择适当的试剂进行鉴别，出现不同的现象，在分析化学反应后所得物质的成分时，除考虑生成物外还需考虑反应物的过量问题．