题目内容

【题目】某课外兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和性质进行相关探究。

(实验回顾)(1)实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为_______________。

(2)下图可用于实验室制取CO2发生装置的是__________(填字母)。


(实验探究)CO2与NaOH溶液反应

(查阅资料)

(1)过量CO2通入NaOH溶液,发生两步反应。

第一步:____________________________(用化学方程式表示)

第二步:Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3

(2)Na2CO3和NaHCO3部分溶解度表

温度/℃

0

15

20

30

40

50

60

NaHCO3/g

6.9

8.72

9.6

11.1

12.7

14.45

16.4

Na2CO3/g

7.1

13.25

21.8

39.7

48.8

47.3

46.4

(实验设计)在室温为15℃时,将10gNaOH固体完全溶解于80g水中,而后匀速通入CO2,同时用传感器测定溶液的pH变化,结果如图1所示。多次重复实验,所得实验结果基本一致。


(1)通过图像分析,NaHCO3溶液显_____(填“酸性”、“中性”或“碱性”)。

(2)为了确定M点溶液的成分,同学们进行如下实验:

实验步骤

实验现象

初步实验结论

①取样,滴加过量的BaCl2溶液

产生白色沉淀

含有Na2CO3、NaOH

②在①反应后的上层清液中滴加____

_____

(3)实验过程中,同学们发现18min后溶液的pH基本不再变化,则此时溶液中可观察到的现象是______________________________。

(拓展延伸)某同学向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中,分别逐滴加入相同浓度的稀盐酸,测得消耗盐酸与生成CO2的质量之间关系如图2、图3所示。(忽略CO2在水中的溶解)


(1)图2中A点溶液中的溶质是_________(写化学式 ),图3中从B点开始的变化关系与图2完全重合,图3中B点溶液中的溶质是__________(写化学式)。

(2)写出OB段发生反应的化学方程式______________________________。

【答案】CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O BCD 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 碱性 酚酞溶液 溶液变红(或其他合理答案) 有白色固体(或沉淀,或浑浊,或有晶体析出) NaCl 、HCl NaHCO3、NaCl Na2CO3+HCl= NaHCO3+ NaCl

【解析】

[实验回顾](1)大理石的主要成分是碳酸钙,碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。实验室通过该原理制取二氧化碳。故答案为:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O;

(2)通过(1)可知,实验室制取二氧化碳气体的发生装置为固液混合不加热装置。则可以选择B、C、D三种发生装置。故答案为:BCD;

[查阅资料](1)将二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中,氢氧化钠和二氧化碳会反应,生成碳酸钠和水。故答案为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;

[实验设计](1)通过图像可知,碳酸氢钠的水溶液的pH值大于7,则溶液呈碱性。故答案为:碱性;

(2)向样品中加入过量的氯化钡溶液,氯化钡和碳酸钠能反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠。则此时,若溶液中含有氢氧化钠,则溶液显碱性。则向反应后的滤液中加入无色酚酞,若观察到溶液变红,则证明溶液显碱性,则可以证明M点溶液的成分是碳酸钠和氢氧化钠。故答案为:酚酞溶液、溶液变红;

(3)实验过程中,18min后溶液的pH值基本不变,说明反应后所得碳酸氢钠溶液已经达到饱和状态,碳酸氢钠不能继续溶解,此时烧杯中的现象为有白色沉淀生成。故答案为:有白色固体(或沉淀,或浑浊,或有晶体析出);

[拓展延伸](1)图2中A点表示二氧化碳已经停止产生一段时间了,则证明此时溶液应该为稀盐酸过量。碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳。则此时溶液中的溶质为氯化钠和盐酸。图3表示向碳酸钠溶液中加稀盐酸,OB段没有气体生成,则证明此时,碳酸钠和稀盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠,然后B点后表示碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳气体直到稀盐酸过量。则B点的溶质为:碳酸氢钠和氯化钠。故答案为:NaCl和HCl

、NaHCO3和NaCl;

(2)根据(1)的分析可知,OB段是碳酸钠和稀盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠。故答案为:Na2CO3+HCl= NaHCO3+ NaCl。

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