题目内容

10．某化学课外活动小组欲制取纯碱Na2CO3溶液并讨论实验过程中的相关问题．可供选择的试剂有：A大理石；B盐酸；C氢氧化钠溶液；D澄清石灰水．
三名同学设计的制备方案的反应流程分别如下：
甲：NaOH溶液$\stackrel{CO_{2}}{→}$Na2CO3溶液
乙：NaOH溶液$→_{①}^{CO_{2}}$NaHCO3溶液$→_{②}^{加热蒸干灼烧}$Na2CO3固体$\stackrel{H_{2}O}{→}$Na2CO3溶液
丙：NaOH溶液$→_{③}^{CO_{2}}$NaHCO3溶液$→_{④}^{NaOH溶液}$Na2CO3溶液
（1）请指出甲、乙两方案的主要缺点：
甲方案CO2的通入量不易控制；
乙方案过程繁琐，操作复杂；
（2）若采用丙方案制取纯Na2CO3溶液，其实验的关键有反应③应充分进行，③步骤后将NaHCO3溶液煮沸排除过量CO2，反应③④所用NaOH溶液的体积应相等；
（3）假设反应②所得的Na2CO3固体中混有未分解的NaHCO3．乙同学选择澄清石灰水测定其中NaHCO3的质量分数，乙同学能否达到实验目的？能（填“能”或“不能”）若能，请说明其计算所需的数据；若不能，请简要说明理由固体样品的质量和沉淀总质量．

分析 （1）方案甲中反应生成的碳酸钠是易溶于水的物质，无法判断反应的终点，不易控制二氧化碳的用量，方案乙能够实现制取碳酸钠溶液，但是整个实验过程比较复杂；
（2）控制二氧化碳的用量与氢氧化钠充分反应生成碳酸氢钠，过量的二氧化碳要加热碳酸氢钠溶液除去，且碳酸氢钠与④中氢氧化钠恰好反应，则③④所用氢氧化钠的量应该相同；
（3）相同质量的碳酸钠和碳酸钠与碳酸氢钠的混合物与氢氧化钙反应生成的碳酸钙沉淀的质量不同，所以可以使用石灰水测定其中NaHCO3的质量分数．

解答 解：（1）方案甲中氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠，二者反应生成的碳酸钠是易溶于水的物质，无法判断反应的终点，不易控制二氧化碳的用量，方案乙能够实现制取碳酸钠溶液，但是整个实验过程繁琐，操作复杂，
故答案为：CO2的通入量不易控制；过程繁琐，操作复杂；
（2）采用丙制取碳酸钠溶液，为保证实验结果的准确性，③中要注意控制二氧化碳的用量与氢氧化钠充分反应生成碳酸氢钠，过量的二氧化碳要加热碳酸氢钠溶液除去，且③④所用氢氧化钠的量应该相同，则反应③与④所用NaOH溶液的体积应相等，
故答案为：反应③应充分进行，③步骤后将NaHCO3溶液煮沸排除过量CO2，反应③④所用NaOH溶液的体积应相等；
（3）相同质量的碳酸钠和碳酸钠与碳酸氢钠的混合物与氢氧化钙反应生成的碳酸钙沉淀的质量不同，所以可以使用石灰水测定其中NaHCO3的质量分数，若知道固体样品的质量m，沉淀的总质量n，通过列方程可以计算碳酸钠、碳酸氢钠的质量，进而计算碳酸氢钠的质量分数，
故答案为：能；固体样品的质量和沉淀总质量．

点评 本题考查实验制备方案，涉及对原理的分析评价、物质含量的测定等，本题的关键是得到纯净的Na2CO3溶液，注意理解化学实验设计中“科学性、安全性、可行性、简约性”原则，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．以下元素均为短周期元素：
元素代号相关信息
M非金属元素，其气态氢化物的水溶液呈碱性
AA的单质与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液
BB的原子最外层电子数是 内层电子数的三倍
C在第三周期中，C的简单离子半径最小
DA、B、D组成的36电子的化合物X是家用消毒剂的主要成分
E所有有机物中都含有E元素
（1）B在周期表中的位置第二周期第 VIA族，C离子的结构示意图．
（2）D的最低价含氧酸的电子式．
（3）M的简单气态氢化物与B的单质形成燃料电池（KOH为电解液），写出其负极反应方程式2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O．
（4）A在真空高压下能与由D、E组成的分子呈正四面体结构的化合物Y反应生成2种固体物质，其中一种是自然界中硬度最大的物质．该反应的化学方程式：4Na+CCl4$\frac{\underline{\;真空高压\;}}{\;}$4NaCl+C；
（5）仅由A、B、E组成的一种生活中的常用盐，其中A的质量分数为43%，其水溶液与D单质物质的量比为1：1反应的离子方程式为CO32-+Cl2+H2O=ClO-+Cl-+HCO-3．
（6）A的最高价氧化物的水化物的溶液中通入一定量CO2得溶液X，X中逐滴加入1mol•L-1的盐酸，所加入盐酸的体积与产生CO2的体积（标准状况）关系如图所示：
①X溶液中溶质的化学式NaOH和Na2CO3．
②当加入35mL盐酸时，产生CO2的体积为224mL（标准状况）．
1．合理利用化学反应可以造福人类．请写出下列反应的化学方程式．
（1）印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，可用FeCl3溶液作“腐蚀液”刻制印刷电路2FeCl3+Cu=CuCl2+2 FeCl2；
（2）玻璃中含有SiO2，可以用HF（氢氟酸）来刻蚀玻璃SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
（3）工业上利用NO2与水反应制取HNO33NO2+H2O=2HNO3+NO，该反应的氧化剂是NO2，还原剂是NO2．
18．我国科学家合成镅的一种新同位素23595Am，与铀23592U比较，下列叙述中正确的是（　　）
A．它们互为同位素B．原子核中的中子数相同
C．具有相同的质子数D．23595Am比23592U少3个中子
5．实验室用图所示装置制取氯化氢气体，下列说法正确的是（　　）
A．a中盛浓盐酸，b中盛浓硫酸B．a中盛浓硫酸，b中盛固体氯化铵
C．f中盛固体氯化钠和浓硫酸D．f中盛固体氯化铵
15．某兴趣小组在研究性学习中设计了如下实验来探究Fe与H2SO4反应的过程，装置如图所示．
实验步骤：①在烧瓶中加入80% H2SO4；
②将提拉式铁丝插入溶液中，观察到先有少量气泡，后停止的现象；
③加热烧瓶至有较多量气体产生时停止加热，品红试液颜色褪去烧瓶中溶液变为棕黄色．
④一段时间后$\frac{KMn{O}_{4}}{{H}^{+}}$颜色不再变浅，但NaOH溶液中仍有气泡逸出，在导管口处可以点燃该气体．烧瓶中液体变为浅绿色．
根据以上实验回答：

（1）在步骤②中现象说明在常温下铁在浓硫酸中发生钝化；
（2）在步骤③中，品红褪色的原因是生成的二氧化硫具有漂白性；
（3）写出步骤④中，使溶液变为浅绿色的可能原因（用离子方程式表示）Fe+2H+=Fe2++H2，Fe+2Fe3+=3Fe2+
（4）设计实验证明反应后的溶液中有Fe2+：取适量反应后的溶液放入试管中，加入KSCN溶液无明显现象，再加入少量氯水，溶液变红则证明溶液中含有Fe2+但不含Fe3+．
2．某化学兴趣小组为探究SO2的性质，按如图所示装置进行实验．

请回答下列问题：
（1）装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是蒸馏烧瓶，其中发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4（浓）=Na2SO4+SO2↑+H2O
（2）实验中，装置B中发生的现象是溶液由紫红色变为无色，该现象说明SO2具有的性质是还原性；反应的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O═2Mn2++5SO42-+4H+；
装置C中无色溶液中出现黄色浑浊，说明SO2具有的性质是氧化性
（3）装置D的目的是探究SO2与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象待品红溶液完全褪色后，关闭分液漏斗的旋塞，点燃酒精灯加热；无色溶液恢复为红色；
（4）尾气可采用NaOH溶液吸收；
（5）有同学提出将二氧化硫与过氧化钠进行探究实验，请预测二者可能发生的反应，并写出你的理由
可能的反应2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2；
你的理由二氧化硫与二氧化碳类似，都为酸性氧化物．
19．某学生设计了如图实验方法分离NaCl和CaCl2两种固体混合物．
（1）B溶液是Na2CO3，加入过量B溶液的原因是使Ca2+沉淀完全，反应的离子方程式是Ca2++CO32-═CaCO3↓．
（2）经此实验方法分离得到的NaCl，经分析含有杂质，若要得到纯净的NaCl，还应补充的实验操作步骤是加入了过量的Na2CO3，滤液中加入足量盐酸：
（3）若要测定该混合物中NaCl和CaCl2的质量比，可称量干燥的C沉淀的质量（设为m1）和混合物A的质量（设为m2）来确定，混合物中NaCl和CaCl2的质量比为$\frac{{m}_{2}-1.11{m}_{1}}{1.11{m}_{1}}$（用m1、m2表示）
20．以铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产化工原料红矾钠（红矾钠的主要成分为重铬酸钠：Na2Cr2O7•2H2O），其主要工艺流程如下：

查阅资料得知：
i．常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr3+转化为CrO42-．
ii．
物质开始沉淀的pH值完全沉淀的pH值
Fe（OH）32.73.7
Al（OH）33.44.4
Cr （OH）34.65.9
Fe（OH）27.59.7
Bi（OH）30.74.5
回答下列问题：
（1）反应之前先将矿石粉碎的目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率．
（2）操作Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和漏斗、烧杯（填仪器名称）．
（3）写出④反应的离子反应方程式3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O=2CrO42-+3Na++3Bi（OH）3．
（4）⑤中酸化是使CrO42-转化为Cr2O72-，写出该反应的离子方程式2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O．
（5）将溶液H经过下列操作，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠．
（6）取一定质量的固体D溶解于200mL的硫酸中，向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V关系如图所示，则硫酸的浓度为2.5mol•L-1；，固体D中含Fe化合物的物质的量为0.1mol．

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