题目内容

12．某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO2发生反应，推测活泼金属钠也能与CO2发生反应，因此实验小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究（尾气处理装置已略去）．
已知：常温下，CO能使一些化合物中的金属离子还原．例如：PdCl2+CO+H2O═Pd↓+CO2+2HCl，反应生成黑色的金属钯，此反应也可用来检测微量CO的存在．

请回答下列问题：
（1）为了制取CO2气体的装置能“随开随用，随关随停”，图A处应选用的装置是III（填写“I”、“II”或“III”）．若要制取干燥、纯净的CO2气体，装置B中应盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液，装置C中应盛放的试剂是浓硫酸．
（2）观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是高温，检查装置的气密性完好并装入药品后，在点燃酒精喷灯前，必须进行的操作是打开III中的止水夹．待装置E（填写字母）中出现澄清石灰水变浑浊现象时，再点燃酒精喷灯，这步操作的目的是排除装置中的空气．
（3）假设CO2气体为足量，在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况，请分析并回答问题：
①若装置F中溶液无明显变化，装置D中生成两种固体物质，取少量固体生成物与盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是4Na+3CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na2CO3+C．
②若装置F中有黑色沉淀生成，装置D中只生成一种固体物质，取少量该固体与盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是2Na+2CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Na2CO3+CO．
（4）请判断②中D装置生成固体的成分是钠的正盐还是酸式盐？请用文字简要说明理由生成正盐；根据质量守恒可知，反应物只有三种元素，没有氢元素，故不能生成酸式盐．（或高温时，碳酸氢钠要分解）．

分析 该装置中A目的是制取CO2气体，实验室用稀盐酸和CaCO3反应制取CO2，盐酸具有挥发性，所以制取的CO2中含有HCl，为防止干扰实验，用B装置吸收HCl但不能影响CO2，B中盛放的物质是饱和NaHCO3溶液；B中溶液含有水分，能和Na反应，为防止干扰实验，C中用浓硫酸干燥CO2；D中Na和CO2发生反应，E用来吸收CO2，F检验CO，
（1）为了使制气装置能“随开随用，随关随停”，其装置应该和启普发生器相似；实验室用饱和碳酸氢钠吸收HCl；用浓硫酸干燥二氧化碳；
（2）点燃酒精喷灯得到的温度较高；用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Na被氧气氧化；空气中氧气能和Na在点燃条件下生成过氧化钠；
（3）①根据元素守恒知，能和稀盐酸反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，则得到的其中一种固体是碳酸钠，根据元素化合价变化知，生成的另一种固体是C；
②根据元素守恒知，能和稀盐酸反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，则得到的其中一种固体是碳酸钠，F中生成黑色固体，D中生成CO；
（4）任何化学反应都遵循质量守恒定律，根据质量守恒定律确定产物成分．

解答 解：（1）为了使制气装置能“随开随用，随关随停”，其装置应该和启普发生器相似，只有Ⅲ符合；实验室用稀盐酸和CaCO3反应制取CO2，盐酸具有挥发性，所以制取的CO2中含有HCl，为防止干扰实验；用B装置吸收HCl但不能影响CO2，B中盛放的物质是饱和NaHCO3溶液；B中溶液含有水分，能和Na反应，为防止干扰实验，C中用浓硫酸干燥CO2；
故答案为：Ⅲ；饱和NaHCO3；浓H2SO4；
（2）点燃酒精喷灯得到的温度较高，所以其反应条件为高温（或强热）；空气中氧气能和Na在点燃条件下生成过氧化钠，干扰实验，用二氧化碳将空气排出，防止干扰实验，所以应该打开Ⅲ中的止水夹，且待装置E中出现澄清石灰水变浑浊时，再点燃酒精喷灯，
故答案为：高温（强热）；打开装置Ⅲ中导管的止水夹；E；澄清石灰水变浑浊；排除装置中的空气；
（3）①根据元素守恒知，能和稀盐酸反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，则得到的其中一种固体是碳酸钠，根据元素化合价变化知，生成的另一种固体是C，根据反应物、生成物及反应条件得方程式为4Na+3CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na2CO3+C，故答案为：4Na+3CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Na2CO3+C；
②根据元素守恒知，能和稀盐酸反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，则得到的其中一种固体是碳酸钠，F中生成黑色固体，D中生成CO，根据反应物、生成物及反应条件得方程式为2Na+2CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Na2CO3+CO，故答案为：2Na+2CO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Na2CO3+CO；
（4）任何化学反应都遵循质量守恒定律，根据质量守恒定律知，生成物中含有C、O、Na元素，不含H元素，所以生成物只能是正盐不能是酸式盐，
故答案为：正盐；根据质量守恒定律可知，反应物共有三种元素，没有氢元素，因此不能生成酸式盐（或生成正盐因为高温条件下碳酸氢钠不存在）．

点评 本题考查性质实验方案设计，为高频考点，明确实验原理是解本题关键，知道装置中每个装置的作用及实验目的，同时考查学生实验设计能力及思维的缜密性，难点是（3）题，知道碳酸钠、碳酸氢钠性质的差异性．

练习册系列答案
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9．在一定温度下，向饱和烧碱溶液中加入一定量的过氧化钠，充分反应后恢复到原温度，下列说法正确的为（　　）
A．溶液中Na+数目增多
B．溶液中有氢气逸出
C．溶质的质量分数增大
D．溶液质量减少，溶质的质量分数不变
10．A、B、C均是由短周期元素组成的单质，D、E、F、G、H、I均为化合物，F在常温常压下为液态，I为具有磁性的黑色晶体，它们有如图所示的转化关系：
根据以上转换关系回答：
（1）写出D物质在工业上的两种用途做冶炼金属的原料；做耐火材料．
（2）把A的薄箔卷成筒状在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，放出大量的热和发出耀眼的白光．
（3）写出反应①的化学方程式4Al+3MnO2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn．
（4）写出反应②和③的离子方程式
②2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；
③AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-．
7．几种有机物的转化关系如图所示：已知流程中W、X、Z都不能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成红色固体．X、Y重新组合生成的酯有（　　）
A．2种B．4种C．6种D．12种
7．用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1
下列说法不正确的是（　　）
A．由反应①、②可推知：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ•mol-1
B．等物质的量的甲烷分别参与反应①、②，则反应转移的电子数相等
C．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，放出的热量为173.4 kJ
D．若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为3.2NA
17．香蕉水主要用作喷漆的溶剂和稀释剂，其主要成分乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味．实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：

物质名称相对分子质量密度/（g•cm-3）沸点/℃水中溶解性
异戊醇880.8123131微溶
乙酸601.0492118溶
乙酸异戊酯1300.8670142难溶
已知：B为球形冷凝管，主要用于冷凝回流，使反应彻底．
实验步骤：
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A（加热和夹持装置略），回流50min．反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，先用少量水、饱和碳酸氢钠溶液洗，再用水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g．
回答下列问题：
（1）若在实验过程中发现忘记加入碎片，则应采取的措施是停止加热，待反应液冷却后加入碎瓷片．
（2）在洗涤操作中第二次用水洗的主要目的是洗掉碳酸氢钠．
（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后粗产品应从分液漏斗的上（填“上”或“下”）口分离出．
（4）实验中加入少量无水MgSO4的目的是干燥．
（5）本实验的产率是c（填标号）．
a．30%      b．40%      c．60%      d．90%
（6）在进行蒸馏操作时，发现实验的产率偏高，其可能原因是未到140℃就收集馏分（会收集少量未反应的异戊醇）．
4．NaCN为剧毒无机物．某兴趣小组查资料得知，实验室里的NaCN溶液可使用Na2S2O3溶液进行解毒销毁，他们开展了以下三个实验，请根据要求回答问题：
实验Ⅰ．硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3•5H2O）的制备：
已知Na2S2O3•5H2O对热不稳定，超过48℃即开始丢失结晶水．现以Na2CO3和Na2S物质的量之比为2：1的混合溶液及SO2气体为原料，采用如图装置制备Na2S2O3•5H2O．

（1）将Na2S和Na2CO3按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在蒸馏烧瓶中加
入Na2SO3固体，在分液漏斗中注入C（填以下选择项的字母），并按下图安装好装置，进行反应．
A．稀盐酸         B．浓盐酸     C．70%的硫酸     D．稀硝酸
（2）pH小于7会引起Na2S2O3溶液的变质反应，会出现淡黄色混浊．反应约半小时，当溶液pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．如果通入SO2过量，发生的化学反应方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓；
（3）从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3•5H2O的歩骤为

为减少产品的损失，操作①为趁热过滤，其目的是趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低；过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质；操作②是蒸发浓缩，冷却结晶；操作③是抽滤、洗涤、干燥．
Ⅱ．产品纯度的检测：
（4）已知：Na2S2O3•5H2O的摩尔质量为248g/mol；2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6．取晶体样品a g，加水溶解后，滴入几滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到终点时，消耗碘水溶液v mL，则该样品纯度是$\frac{4960v}{a}$×100%；
（5）滴定过程中可能造成实验结果偏低的是BD；
A．锥形瓶未用Na2S2O3溶液润洗 B．锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定，进行读数
C．滴定终点时仰视读数     D．滴定管尖嘴内滴定前无气泡，滴定终点发现气泡
Ⅲ．有毒废水的处理：
（6）兴趣小组的同学在采取系列防护措施及老师的指导下进行以下实验：
向装有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na2S2O3溶液，两反应物恰好完全反应，但无明显现象，取反应后的溶液少许滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-．
1．近日，一家中国企业并购了刚果（金）大型铜钴矿．据媒体分析，中国是钴消费大国，但钴资源贫乏，为获取钴资源是此次收购的重要原因．钴是制造锂电池不可或缺的原料，硫酸钴晶体可用于制造碱性电池、生产含钴颜料和其它钴产品．利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3]制备硫酸钴晶体（ CoSO4•7H2O）的工艺流程如图1：

已知：有关物质的溶解度随温度变化关系如图2：
（1）均速向钴渣和稀硫酸的化合物中通入SO2，使Co（OH）3、Fe（OH）3被充分浸取，其中浸取Co（OH）3的离子方程式为2Co（OH）3+2H++SO2=2Co2++SO42-+4H2O；SO2的另一个作用为搅拌，加快浸取速率．
（2）除铁过程中，若选用氧化性更强的NaClO除铁，可能造成的后果是氧化性过强，会Co2+使被氧化．
（3）滤渣Ⅱ的成分为Fe（OH）3；通过除铁后溶液的pH降低（升高、降低或不变）．
（4）过滤Ⅱ得到的滤液经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却到40℃结晶操作得到CoSO4•7H2O粗产品．冷却到40℃结晶的原因是防止析出硫酸钠晶体．
2．在溶液的配制过程中会引起浓度偏高的是（　　）
A．用1g98%的浓硫酸加4g水配制成19.6%的硫酸
B．配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时，定容后，塞好塞子倒转摇匀后，发现液面低于刻度线
C．10%的硫酸和90%的硫酸等体积混合配制50%的硫酸溶液
D．质量分数为5x%和x%的两种氨水等体积混合配制成3x%的氨水

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