研究碳及其化合物的性质和用途是中学化学的任务之一．I．某兴趣小组在实验室中制备碳酸钠溶液．方案如下:步骤一.取25mL一定浓度的NaOH溶液.通人CO2气体至过量,步骤二.加热煮沸步骤一所得溶液,步骤三.另取25mL相同浓度的NaOH溶液与步骤二所得溶液混合.即得碳酸钠溶液．(1)完成步骤一可选的化学试剂有:稀盐酸.NaOH溶液.大理石.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

研究碳及其化合物的性质和用途是中学化学的任务之一．
I．某兴趣小组在实验室中制备碳酸钠溶液．方案如下：步骤一，取25mL一定浓度的NaOH溶液，通人CO₂气体至过量；步骤二，加热煮沸步骤一所得溶液；步骤三，另取25mL相同浓度的NaOH溶液与步骤二所得溶液混合，即得碳酸钠溶液．
（1）完成步骤一可选的化学试剂有：稀盐酸、NaOH溶液、大理石、饱和碳酸钠溶液、稀硫酸、饱和碳酸氢钠溶液等，需要的装置如图所示．
①各装置正确的连接顺序为

（用a、b、c、d表示）．
②检查整套装置气密性的方法是

．
③装置A中常用药品为

；装置C中化学药品的作用是

．
（2）写出步骤三中发生反应的离子方程式

．
（3）有同学提出“步骤二”没有必要，请你简述自己的看法

．
Ⅱ．实验室用纯碱和盐酸处理某种蛇纹石（已知蛇纹石中含有MgO、SiO₂?CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃等氧化物）模拟制备氧化镁的流程如下：

（l）过滤需要的玻璃仪器有

．
（2）沉淀Ⅱ的成分为

，请用离子方程式表示生成沉淀的过程

（写出一个即可）．
（3）纯碱溶液中所有离子浓度的大小关系为

．
（4）已知l0%的纯碱溶液密度为1.06g/cm³，则其物质的量浓度为

．

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：I．根据题意知，该小组制备碳酸钠溶液的原理为：CO₂（过量）+NaOH═NaHCO₃，NaOH+NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O，
（1）A为二氧化碳的发生装置，B中发生二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，C装置除去二氧化碳中的氯化氢，
①为制得纯净的碳酸氢钠溶液，要先除去二氧化碳中的氯化氢，据此连接装置；
②根据检查整套装置气密性的方法进行解答；
③实验室制备二氧化碳的原理为碳酸钙和稀盐酸反应；装置C中化学药品的作用是除去二氧化碳中的氯化氢；
（2）步骤三中碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，据此写出反应的离子方程式；
（3）加热煮沸步骤一所得溶液，目的为除去溶解的过量的二氧化碳，避免影响碳酸钠的纯度；
Ⅱ．根据题给流程分析，蛇纹石用30%盐酸酸浸，MgO、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃和盐酸反应溶解，反应方程式分别为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；而SiO₂不与盐酸反应，过滤得沉淀Ⅰ为二氧化硅，滤液为MgCl₂、CaCl₂、FeCl₃、AlCl₃和盐酸的混合液，向滤液中加入一定量10%纯碱溶液，Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和碳酸钠溶液反应转化为氢氧化铁、氢氧化铝和碳酸钙沉淀经过滤而除去，反应方程式为CO₃^2-+Ca²⁺═CaCO₃↓，2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=“═“2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；向滤液中加足量15%纯碱溶液制得碱式碳酸镁，过滤，回收氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠，碱式碳酸镁煅烧得氧化镁，
根据以上分析进行解答．

解答： 解：I．根据题意知，该小组制备碳酸钠溶液的原理为：CO₂（过量）+NaOH═NaHCO₃，NaOH+NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O，
（1）分析题给装置知，A为二氧化碳的发生装置，B中发生二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，C装置除去二氧化碳中的氯化氢，
①为制得纯净的碳酸氢钠溶液，要先除去二氧化碳中的氯化氢，各装置正确的连接顺序为：a→d→c→b，故答案为：a→d→c→b；
②检查整套装置气密性的方法是：关闭分液漏斗活塞，向烧杯中加水至没过导管口，微热烧瓶，导管口有气泡冒出，停止加热，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好，
故答案为：关闭分液漏斗活塞，向烧杯中加水至没过导管口，微热烧瓶，导管口有气泡冒出，停止加热，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好；
③实验室制备二氧化碳的原理为碳酸钙和稀盐酸反应，装置A中常用药品为稀盐酸和大理石；装置C中化学药品的作用是除去二氧化碳中的氯化氢，同时能够减少二氧化碳的溶解，
故答案为：稀盐酸和大理石；除去二氧化碳中的HCl，减少二氧化碳的溶解；
（2）步骤三中碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，反应的离子方程式为OH^-+HCO₃^-═CO₃^2-+H₂O，故答案为：OH^-+HCO₃^-═CO₃^2-+H₂O；
（3）步骤二的目的为除去溶解的过量的二氧化碳，否则将使碳酸钠不纯，故答案为：步骤二的目的为除去溶解的过量的二氧化碳，否则将使碳酸钠不纯；
Ⅱ．根据题给流程分析，蛇纹石用30%盐酸酸浸，MgO、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃和盐酸反应溶解，反应方程式分别为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；而SiO₂不与盐酸反应，过滤得沉淀Ⅰ为二氧化硅，滤液为MgCl₂、CaCl₂、FeCl₃、AlCl₃和盐酸的混合液，向滤液中加入一定量10%纯碱溶液，Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺和碳酸钠溶液反应转化为氢氧化铁、氢氧化铝和碳酸钙沉淀经过滤而除去，反应方程式为CO₃^2-+Ca²⁺═CaCO₃↓，2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=“═“2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；向滤液中加足量15%纯碱溶液制得碱式碳酸镁，过滤，回收氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠，碱式碳酸镁煅烧得氧化镁，
（1）过滤需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）根据上述分析知，沉淀Ⅱ的成分为：CaCO₃、Fe（OH）₃、Al（OH）₃，用离子方程式表示生成沉淀的过程为：CO₃^2-+Ca²⁺═CaCO₃↓、2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑、2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：CaCO₃、Fe（OH）₃、Al（OH）₃；CO₃^2-+Ca²⁺═CaCO₃↓（或2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑、2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O═2Al（OH）₃↓+3CO₂↑）；
（3）纯碱溶液中，碳酸根离子部分水解，溶液显示碱性，所以离子浓度的大小关系为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（4）利用公式c=

1000ρω%

将题给数据代入计算，纯碱溶液的物质的量浓度为：

1000×1.06×10%

106

mol/L=1 mo1?L^-1，故答案为：1 mo1?L^-1．

点评：本题考查化学实验基本操、物质的制备方案的设计、评价、物质的分离提纯、离子方程式的书、离子浓度大小比较、物质的量浓度的计算等知识，试题题量较大、知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．