题目内容

17．某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3，装置如图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

（1）D中产生NaHCO3的化学方程式是Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3．
（2）请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用CO2在水中存在平衡：CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体．
（3）当D中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤、干燥备用．为确定固体的成分，实验小组设计方案如下（称取一定质量的固体，配成1000mL溶液作为样液，其余固体备用）：
①方案1：取样液与澄清的Ca（OH）2溶液混合，出现白色沉淀．
实验小组对现象产生的原理进行分析，认为该方案不合理，理由是Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca（OH）2溶液发生反应生成白色沉淀，无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3．
②方案2：取样液与BaCl2溶液混合，出现白色沉淀并有气体产生．
实验小组认为固体中存在NaHCO3，其离子方程式是2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O．
该小组认为不能确定是否存在Na2CO3，你认为该结论是否合理？合理．
③方案3：实验小组中甲、乙同学利用NaHCO3的不稳定性进行如下实验：
甲同学：取样液400mL，用pH计测溶液pH，再水浴加热蒸发至200mL，接下来的操作是冷却到室温，加水至溶液体积为400mL，再次测定pH，结果表明白色固体中存在NaHCO3．为进一步证明白色固体是否为纯净的NaHCO3，结合甲同学实验，还应补充的实验是取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液，取400mL，重复甲的实验，进行对照．
乙同学：利用仪器测定了固体残留率随温度变化的曲线，如图所示．
a．根据A点坐标得到的结论是白色固体为NaHCO3．
b．根据B点坐标，计算残留固体中n（NaHCO3：n（Na2CO3））=71：42．
（残留率=$\frac{剩余固体的质量}{原始固体的质量}$×100%）
通过上述实验，该小组认为，可以向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2制备NaHCO3．

分析 （1）由图可知，A中生成二氧化碳，在D中二氧化碳与碳酸钠、水反应生成碳酸氢钠；
（2）B中酸可抑制二氧化碳的溶解；
（3）①Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca（OH）2溶液发生反应生成白色沉淀；
②样液与BaCl2溶液混合，现白色沉淀并有气体产生，沉淀为碳酸钡、气体为二氧化碳；Na2CO3和BaCl2溶液混合也能生成沉淀；
③甲同学：蒸发后冷却，测定pH，可确定固体存在碳酸氢钠，补充实验为对比性实验；
乙同学：a．A点说明碳酸氢钠分解，残留率为63.09%；
b．B点残留率为80%，以此利用差量法计算．

解答 解：（1）由图可知，A中生成二氧化碳，在D中二氧化碳与碳酸钠、水反应生成碳酸氢钠，该反应为Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3，
故答案为：Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3；
（2）B中酸可抑制二氧化碳的溶解，则B中溶液的作用为CO2在水中存在平衡：CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体，
故答案为：CO2在水中存在平衡：CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体；
（3）①Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca（OH）2溶液发生反应生成白色沉淀，所以无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3，
故答案为：Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca（OH）2溶液发生反应生成白色沉淀，无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3；
②样液与BaCl2溶液混合，现白色沉淀并有气体产生，沉淀为碳酸钡、气体为二氧化碳，离子反应为2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O；Na2CO3和BaCl2溶液混合也能生成沉淀，则不能确定是否存在Na2CO3，结论合理，
故答案为：2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O；合理；
③甲同学：取样液400mL，用pH计测溶液pH，再水浴加热蒸发至200mL，接下来的操作是冷却到室温，加水至溶液体积为400mL，再次测定pH，可确定固体存在碳酸氢钠，补充实验为取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液，取400mL，重复甲的实验，进行对照，
故答案为：冷却到室温，加水至溶液体积为400mL，再次测定pH；取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液，取400mL，重复甲的实验，进行对照；
乙同学：a．A点说明碳酸氢钠分解，残留率为63.09%，可知白色固体为碳酸氢钠，
故答案为：白色固体为NaHCO3；
b．B点残留率为80%，设原固体100g，则B点残留固体为80g，设生成碳酸钠为x，则
2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O△m
             106              62
               x              100g-80g
解得x=34.2g，
n（NaHCO3）=$\frac{80g-34.2g}{84g/mol}$=0.55mol，
n（Na2CO3）=$\frac{34.2g}{106g/mol}$=0.32mol，
n（NaHCO3）：n（Na2CO3）=71：42，
故答案为：71：42．

点评 本题考查化学实验方案的评价，涉及物质的性质，盐类水解、化学平衡、差量法计算、图象分析较等，综合性较强，差量的计算方法为解答的难点，题目难度较大．

练习册系列答案
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8．FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，所以工业上常选用电浮选凝聚法处理污水．其原理是保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀．某课外小组用电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置示意图．
（1）氯化铁能用作水处理剂的原因是Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+，Fe（OH）3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质（用离子方程式及必要的文字说明）；
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5．绿矾是一种重要的化工原料．
【问题1】绿矾晶体（FeSO4•7H2O）由于保存不妥或长久放置，容易被空气中的氧气氧化而变质．为探究绿矾样品的变质情况，某化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案．
实验准备：取少量绿矾样品，用蒸馏水在烧杯中配成溶液．
（1）方案1：取少量溶液，加入几滴KSCN试剂（写化学式），如果观察到的现象是溶液变血红色；实验结论：证明绿矾样品已被氧化．
（2）方案2：取少量溶液，加入几滴酸性KMnO4溶液，如果观察到的现象是溶液不褪色．实验结论：证明绿矾样品完全被氧化．
（3）使用FeSO4时，如要防止Fe3+的干扰，可以加入适量铁粉进行除杂，写出加入铁粉后发生反应的离子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+．
（4）要从FeSO4溶液中得到绿矾晶体，必须进行的实验操作步骤：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥，在这一系列操作中没有用到的仪器有B（此空填序号）
A．蒸发皿　　 B．石棉网　　 　 C．烧杯　　　 　　D．玻璃棒
【问题2】灼烧绿矾的反应方程式：2（FeSO4•7H2O）═Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O
工业上常通过高温分解FeSO4的方法制备Fe2O3，为检验FeSO4高温分解的气体产物中是否含有SO2和SO3，进行如下实验：将FeSO4高温分解产生的气体通入如图所示的装置中．请回答以下问题：
（1）装置I中氯化钡溶液中可观察到现象有白色沉淀产生．若氯化钡溶液足量，将最后所得沉淀过滤、洗涤、烘干后称重为2.33克，则灼烧绿矾的过程中转移了0.02mol的电子．
（2）装置II中试剂为品红溶液，其作用是检验产生的气体中是否含SO2
（3）装置III中试剂为NaOH溶液，其作用是除去多余的SO2，防止污染空气．
12．下列各组中，互为同素异形的是（　　）
A．氕（${\;}_{1}^{1}$H）和氘（${\;}_{1}^{2}$H）B．O2和O3
C．水和冰D．NO和NO2
2．《新修本草》是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如瑠璃…烧之赤色…”据此推测，“青矾”的主要成分为（　　）
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（4）Na3AsO4中含有的化学键类型包括离子键、共价键；AsO43-的空间构型为正四面体，As4O6的分子结构如图1所示，则在该化合物中As的杂化方式是sp3．
（5）化合物NH5中的所有原子最外层都满足稳定结构，则NH5是离子晶体．
（6）白磷（P4）的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图2（小圆圈表示白磷分子）．己知晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数为NA mol-l，则该晶胞中含有的P原子的个数为16，该晶体的密度为$\frac{496}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm-3（用含NA、a的式子表示）．
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D．c点溶液中C（H+）+C（CH3COOH）=C（OH-）

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