题目内容
14．某研究性学习小组的同学通过课外学习了解到：某品牌牙膏中含有摩擦剂、湿润剂、表面活性剂、黏合剂、香料、甜味剂等成分，其中的摩擦剂除了含CaCO3外，可能还含有Al（OH）3、SiO2中的一种或两种．为探究该品牌牙膏中摩擦剂的成分，该小组的同学进行了如图1实验（牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生）：
请回答下列问题：
（1）操作Ⅰ中涉及的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．
（2）写出下列操作过程涉及的离子方程式：操作Ⅲ：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，Ca2++2OH-=Ca（OH）2↓，操作Ⅳ：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．
（3）该摩擦剂中除CaCO3外，肯定含有Al（OH）3、SiO2．
（4）为进一步探究摩擦剂中碳酸钙的含量，该小组同学利用如图2所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验．
请回答下列问题：
①实验过程中需持续缓缓通入空气．其作用除了可充分混合装置乙和丙中的反应物外，还有把生成的CO2气体全部排入丙中，使之完全被Ba（OH）2溶液吸收的作用；
②丙中主要反应的化学方程式是Ba（OH）2+CO2=BaCO3↓+H2O；
③实验中准确称取4.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3的平均质量为1.97g，计算样品中碳酸钙的质量分数（要求有计算过程）：25%；
④有同学认为只要测定装置丙在吸收CO2前后的质量差，不必测定装置丙中生成的BaCO3质量，一样可以确定碳酸钙的质量分数．你认为该方案是否可行？不可行，简述理由：这样测得的结果会偏大，因为乙中的水蒸气、HCl气体会进入装置丙中使得CO2称量结果偏大．
分析 操作Ⅰ得到沉淀A，则操作Ⅰ为过滤，沉淀A为不溶性物质，为碳酸钙、氢氧化铝和二氧化硅等；加入盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，二氧化硅不反应，故通过操作Ⅱ即过滤得到的沉淀C为二氧化硅等不溶性物质，气体D为二氧化碳，溶液B中钙离子和铝离子，溶液B中加入过量氢氧化钠，铝离子生成偏铝酸钠，沉淀C和过量氢氧化钠反应生成偏硅酸钠和水，二氧化碳和过量澄清石灰水生成碳酸钙沉淀，据此分析；
（1）根据过滤操作分析所用仪器；
（2）溶液B中含钙离子和铝离子，溶液B中加入过量氢氧化钠，铝离子生成偏铝酸钠；沉淀C和过量氢氧化钠反应生成偏硅酸钠和水；
（3）通过操作Ⅲ证明沉淀A含氢氧化铝，通过操作Ⅳ证明沉淀A含二氧化硅；
（4）该实验方案是测定丙中生成的BaCO3沉淀质量，确定生成的二氧化碳的质量，进而以确定碳酸钙的质量分数．
①实验装置中会残留部分二氧化碳，影响丙中二氧化碳质量的沉淀，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入丙中被吸收；
②氢氧化钡和二氧化碳反应生成碳酸钡和水；
③根据碳酸钡的质量计算反应生成二氧化碳的物质的量，由碳元素守恒可知牙膏中n（CO2）=n（CaCO3），进而计算碳酸钙质量，根据质量分数定义计算；
④乙中的水蒸气、HCl气体会进入装置丙中使得CO2称量结果偏大．
解答 解：操作Ⅰ得到沉淀A，则操作Ⅰ为过滤，沉淀A为不溶性物质，为碳酸钙、氢氧化铝和二氧化硅等；加入盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，二氧化硅不反应，故通过操作Ⅱ即过滤得到的沉淀C为二氧化硅等不溶性物质，气体D为二氧化碳，溶液B中钙离子和铝离子，溶液B中加入过量氢氧化钠，铝离子生成偏铝酸钠，沉淀C和过量氢氧化钠反应生成偏硅酸钠和水，二氧化碳和过量澄清石灰水生成碳酸钙沉淀．
（1）过滤操作所用仪器为：烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台等，故答案为：玻璃棒；漏斗；
（2）溶液B中含钙离子和铝离子，溶液B中加入过量氢氧化钠，铝离子生成偏铝酸钠，反应的离子方程式为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，沉淀C和过量氢氧化钠反应生成偏硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
故答案为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（3）溶液B中含钙离子和铝离子，溶液B中加入过量氢氧化钠，先生成沉淀，后部分溶解，说明含铝离子，铝离子生成偏铝酸钠，反应的离子方程式为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，钙离子和氢氧化钠生成氢氧化钙沉淀，反应的离子方程式为：Ca2++2OH-=Ca（OH）2↓说明沉淀沉淀A中含氢氧化铝；二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，沉淀C能和氢氧化钠反应，故沉淀C为二氧化硅；
故答案为：Al（OH）3、SiO2；
（4）该实验方案是测定丙中生成的BaCO3沉淀质量，确定生成的二氧化碳的质量，进而以确定碳酸钙的质量分数．
①实验装置中会残留部分二氧化碳，影响丙中二氧化碳质量的沉淀，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入丙中被吸收，步骤④通入空气的作用是把生成的CO2气体全部排入丙中，使之完全被Ba（OH）2溶液吸收，
故答案为：把生成的CO2气体全部排入丙中，使之完全被Ba（OH）2溶液吸收；
②氢氧化钡和二氧化碳反应生成碳酸钡和水，反应方程式为：Ba（OH）2+CO2=BaCO3↓+H2O，
故答案为：Ba（OH）2+CO2=BaCO3↓+H2O；
③BaCO3的质量为1.97g，其物质的量为$\frac{1.97g}{197g/mol}$=0.01mol，生成二氧化碳的物质的量为0.01mol，由碳元素守恒可知牙膏中n（CO2）=n（CaCO3）=0.01mol，碳酸钙质量为0.01mol×100g/mol=1g，牙膏中碳酸钙的质量分数为$\frac{1g}{4.00g}$×100%=25%，
故答案为：25%；
④乙中的水蒸气、HCl气体会进入装置丙中使得CO2称量结果偏大，故测定装置丙在吸收CO2前后质量差，不可行，
故答案为：不可行；这样测得的结果会偏大，因为乙中的水蒸气、HCl气体会进入装置丙中使得CO2称量结果偏大．
点评 本题考查学生对实验设计的能力、对操作的评价、物质含量的测定、化学计算等，根据物质的化学性质，要认真分析，把握实验设计的每个步骤中的实验目的，难度中等．
特高级教师点拨系列答案| A． | 受热时Na2CO3比NaHCO3稳定 | |
| B． | 同温同压下，在水中Na2CO3比NaHCO3溶解性小 | |
| C． | Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应，又能与氢氧化钠反应 | |
| D． | 等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，Na2CO3放出的CO2多 |
25℃时，在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中，加入过量金属锡（Sn），发生反应：Sn（s）+Pb2+（aq）?Sn2+（aq）+Pb（s），体系中c（Pb2+）和c（Sn2+）变化关系如图所示．下列判断正确的是（ ）| A． | 往平衡体系中加入少量金属铅后，c（Pb2+）增大 | |
| B． | 往平衡体系中加入少量 Sn（NO3）2固体后，c（Pb2+）变小 | |
| C． | 升高温度，平衡体系中c（Pb2+）增大，说明该反应△H＞0 | |
| D． | 25℃时，该反应的平衡常数K=2.2 |
甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O（g）为原料，通过反应I和II来制备甲醇．请回答下列问题：
（1）将1.0molCH4和2.0molH2O（g）通入反应（容积为l00L），在一定条件下发生反应：
cCH4（g）+H2O（g）$\stackrel{一定条件}{→}$CO（g）+3H2（g） I．
CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示．
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为0.003mol/（L•min）
②图中的P1＜P2（填“＜”、“＞”或“=”），100℃时平衡常数为2.25×10-4．
③该反应的△H＞0 （填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）在压强为0.1MPa条件下，a molCO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$ CH30H（g）；△H＜0Ⅱ．
①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是BD （填序号）．
A．升高温度
B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
D．再充人lmolCO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在了右边的实验设计表中．
| 实验编号 | T（℃） | n（CO）/n（H2） | p（MPa） |
| l | 150 | 1/3 | 0.1 |
| 2 | n | 1/3 | 5 |
| 3 | 350 | m | 5 |
n=150，m=$\frac{1}{3}$．
b．根据反应Ⅱ的特点，如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强px=0.1 MPa．
| A． | 2 mol SO2+1 mol O2 | B． | 4 mol SO2+1 mol O2 | ||
| C． | 2 mol SO2+1 mol O2+2 SO3 | D． | 3 mol SO2+1 SO3 |
| A． | 氯水的颜色呈浅黄绿色，说明氯水中含有Cl2 | |
| B． | 向氯水中加入NaHCO3 粉末，有气泡产生，说明氯水中含有H+ | |
| C． | 氯水能使有色花瓣褪色，说明氯水中含有Cl2 | |
| D． | 向氯水中滴加HNO3 酸化的AgNO3 溶液，产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl- |