Question

燒堿，純堿等都是重要的化工原料．
（1）利用下圖裝置可以證明二氧化碳與燒堿溶液發生了反應．

①若將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，此時的實驗現象是

 

，開始反應時的離子方程式是

 

②若其他操作不變，將A與C連接，可觀察到的現象是

 

．
（2）向100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO₂充分反應后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，按出現的先后順序分別是：Ⅰ．NaOH、Na₂CO₃，Ⅱ．

 

Ⅲ．Na₂CO₃、NaHCO₃，Ⅳ．

 

①常溫下，將得到固體X重新溶于水，在所得溶液中加入鹽酸；使溶液的pH=7，再將溶液蒸干，得到固體的質量為

 

g在蒸干的實驗中，用到的玻璃儀器有

 

種．
②若要驗證白色固體X是第I種組成，依次加入的試劑為

 

 （填序號字母）．
a．鹽酸   b．MgCl₂ 溶液   c．BaCl₂ 溶液．d．Ba（OH）₂ 溶液    e．酚酞試液
在驗證的過程中，一定需要的操作是

 

 （填序號字母）
a．萃取   b．洗滌   c．過濾   d．分餾
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，下列實驗方案中不能測定其中NaHCO₃質量分數的是

 

a．取mg X與足量Ba（OH）₂溶液充分反應，過濾，洗滌，烘干得n g固體
b．取mg X與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得n g固體
c．C．取m g X充分加熱，減重n g
d．取m g X與足量稀硫酸充分反應，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重n g
④若白色固體X的質量為7.0g，則X的組成為

 

．（填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ）．

Answer 1

分析：（1）CO₂與NaOH反應生成Na₂CO₃，燒瓶內壓強減小分析判斷出現的現象；
（2）由于CO₂和NaOH反應時物質的量之比不同則產物不同，故可根據CO₂ 和NaKOH反應時物質的量之比對產物進行討論；
①固體X溶解于水在所得溶液中加入鹽酸使溶液PH=7得到的溶液為氯化鈉，依據鈉元素守恒計算質量；蒸干實驗需要用到蒸發皿和玻璃棒；
②驗證白色固體X是第I種組成NaOH、Na₂CO₃，需要驗證碳酸根離子和氫氧根離子，分析選項試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗碳酸根離子，依據氫氧化鈉或酚酞試液檢驗氫氧根離子的存在；驗證過程中需要把沉淀過濾后再檢驗氫氧根離子；
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，Na₂CO₃、NaHCO₃ ；
a，氫氧化鋇與碳酸氫鈉反應生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應生成碳酸鋇沉淀，依據碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質量為m，生成碳酸鋇沉淀質量為ng，依據碳元素守恒列式可以計算；
b，取mg X與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據鈉元素 守恒列式計算；
c，取m g X充分加熱，減重n g，發生的反應是碳酸氫鈉受熱分解，依據質量減少為水和二氧化碳質量結合化學方程式計算得到碳酸氫鈉質量；
d，稀硫酸與二者皆反應，且水有揮發，所以求算不出來；
④依據氫氧化鈉和二氧化碳的反應分析，二氧化碳和氫氧化鈉按照物質的量1：2反應生成碳酸鈉，按照1：1反應生成碳酸氫鈉，據此分析計算判斷．

解答：解：（1）①將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，二氧化碳與燒堿溶液發生了反應，引起壓強減小，導致水沿導管由廣口瓶進入燒瓶，反應的離子方程式為2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O（或OH^-+CO₂=HCO₃^-），
故答案為：水沿導管由廣口瓶進入燒瓶（或：水倒吸進入燒瓶）；2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O（或CO₂+OH^-=HCO₃^-）；
②若其它操作不變，若將A與C連接，外界氣體進入進入集氣瓶，可觀察到的現象是廣口瓶中的長導管口有氣泡產生，
故答案為：廣口瓶中的長導管口有氣泡產生；
（2）由：①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O ②CO₂+NaOH=NaHCO₃
可知

n(CO2)

n(NaOH)

=

1

2

時產物為Na₂CO₃，

n(CO2)

n(NaOH)

=1時產物為NaHCO₃，
所以

n(CO2)

n(NaOH)

＜

1

2

時，NaOH 過量則產物為Na₂CO₃+NaOH；

1

2

＜

n(CO2)

n(NaOH)

＜1時，對于①反應來說二氧化碳過量而對于②反應來說二氧化碳量不足，所以產物為Na₂CO₃+NaHCO₃；

n(CO2)

n(NaOH)

＞1時，二氧化碳過量，則固體產物為NaHCO₃．
向100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO₂充分反應后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，按出現的先后順序分別是：NaOH、Na₂CO₃；Na₂CO₃；Na₂CO₃、NaHCO₃；NaHCO₃；
故答案為：Na₂CO₃；NaHCO₃ ；
①固體X溶解于水在所得溶液中加入鹽酸使溶液PH=7得到的溶液為氯化鈉，依據鈉元素守恒，100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中含有鈉元素物質的量為0.1mol，所得氯化鈉固體質量=0.1mol×58.5G/mol=5.85g；蒸干實驗需要用到蒸發皿和玻璃棒；
故答案為：5.85；2；
②驗證白色固體X是第I種組成NaOH、Na₂CO₃，需要驗證碳酸根離子和氫氧根離子，分析選項試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗碳酸根離子，依據氫氧化鈉或酚酞試液檢驗氫氧根離子的存在；驗證過程中需要把沉淀過濾后再檢驗氫氧根離子；
a．鹽酸和碳酸鈉反應放出氣體，與氫氧化鈉反應物現象不能用來檢驗，故a不選；
b．MgCl₂ 溶液 和氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂白色沉淀，可以檢驗除去碳酸鈉后的溶液中的氫氧化鈉，故b可以選；
c．BaCl₂ 溶液和碳酸鈉反應生成白色沉淀，故c可選；
d．Ba（OH）₂ 溶液和碳酸鈉反應生成白色沉淀，和氫氧化鈉吧反應，故d不選；
e．酚酞試液滴入氫氧化鈉溶液中變紅色可以在除去碳酸鈉后的溶液中檢驗氫氧化鈉的存在，故e可以選；
故答案為：cb或ce；
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，Na₂CO₃、NaHCO₃ ；
a，氫氧化鋇與碳酸氫鈉反應生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應生成碳酸鋇沉淀，依據碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質量為m，生成碳酸鋇沉淀質量為ng，依據碳元素守恒列式可以計算，故a不符合； b，取mg X與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據鈉元素 守恒列式計算；
設碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，（X+Y）（23+35.5）=n 106X+84Y=m 求解，故b不符合；
c，取m g X充分加熱，減重n g，發生的反應是碳酸氫鈉受熱分解，依據質量減少為水和二氧化碳質量結合化學方程式計算得到碳酸氫鈉質量；
設碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，0.5Y（18+44）=n 106X+84Y=m，列式計算得到，故c不符合
d，取m g X與足量稀硫酸充分反應，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重n g，稀硫酸與二者皆反應，且水有揮發，吸收的增重為二氧化碳和水蒸氣質量，所以求算不出碳酸氫鈉的質量分數，故d符合；
故選d；
④100mL 1mol?L^-1燒堿溶液中含有氫氧化鈉物質的量為0.1mol，依據鈉元素守恒若全部生成Na₂CO₃，固體質量=0.1mol×

1

2

×106g/mol=5.3g，若生成碳酸氫鈉固體質量=0.1mol×84g/mol=8.4g，若白色固體X的質量為7.0g，介于二者之間，說明固體為Na₂CO₃，NaHCO₃的混合物，
故答案為：Ⅲ．

點評：本題考查了物質性質的 實驗驗證方法和實驗設計，實驗過程分析，物質組成判斷，物質的分離和檢驗方法，掌握二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應生成的產物分析方法是解題關鍵，題目難度中等．