Question

15．某課外活動小組的同學(xué)用如圖1裝置探究CO₂的實驗室制法．

（1）甲同學(xué)用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制取CO₂，應(yīng)該選用的發(fā)生裝置是B，收集裝置是C發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）加熱固體碳酸氫鈉或固體碳酸氫銨都能產(chǎn)生CO₂，其方程式分別是：
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑　　　　2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
乙同學(xué)利用加熱碳酸氫鈉的方法制取CO₂，應(yīng)該選用的發(fā)生裝置是A．他不選用碳酸氫銨制取CO₂的理由是碳酸氫銨加熱分解會生成二氧化碳和氨氣的混合氣體得到的二氧化碳不純．
（3）丙同學(xué)用石灰石（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)，也不溶于水）和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，在準(zhǔn)備將反應(yīng)后的廢液倒進(jìn)廢液缸時，發(fā)現(xiàn)實驗桌上有一瓶未知質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Na₂CO₃溶液，他決定利用該廢液，測定Na₂CO₃溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．他將廢液過濾，然后向廢液中慢慢滴加Na₂CO₃溶液，加入Na₂CO₃溶液的質(zhì)量與生成沉淀質(zhì)量的關(guān)系如圖2所示．在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發(fā)現(xiàn)沉淀生成，說明濾液中的溶質(zhì)除含有CaCl₂外，還含有HCl；計算Na₂CO₃溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（計算結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，二氧化碳密度空氣大，溶于水，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)加熱碳酸氫鈉固體生成氣體，類比實驗室制氧氣的裝置，需要在大試管中加熱，試管口略向下傾斜；不用加熱碳酸氫銨制備，碳酸氫銨分解生成氨氣和二氧化碳分析原因；
（3）在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發(fā)現(xiàn)沉淀生成，說明碳酸鈉并沒有和氯化鈣反應(yīng)，濾液中的溶質(zhì)除含有CaCl₂外，還含有鹽酸，由圖意，（25 g-5 g） Na₂CO₃溶液與氯化鈣溶液全部反應(yīng)，生成5 g碳酸鈣沉淀，要計算碳酸鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可根據(jù)生成沉淀的質(zhì)量為5g，求出碳酸鈉的質(zhì)量，而這些碳酸鈉是20g碳酸鈉溶液中的碳酸鈉的質(zhì)量，就不難求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)了．

解答 解：（1）實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，二氧化碳密度空氣大，溶于水，應(yīng)該選用的發(fā)生裝置是B，收集裝置是C，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳進(jìn)，化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）加熱碳酸氫鈉固體生成氣體，類比實驗室制氧氣的裝置，需要在大試管中加熱，試管口略向下傾斜，選擇儀器為A；不用加熱碳酸氫銨制備，碳酸氫銨分解生成氨氣和二氧化碳，得到的二氧化碳?xì)怏w不純；
（3）在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發(fā)現(xiàn)沉淀生成，說明碳酸鈉并沒有和氯化鈣反應(yīng)，濾液中的溶質(zhì)除含有CaCl₂外，還含有鹽酸，化學(xué)式為：HCl．
分析圖意，（25 g-5 g） Na₂CO₃溶液與氯化鈣溶液全部反應(yīng)，生成5 g碳酸鈣沉淀
設(shè)20gNa₂CO₃溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl   
106           100
x              5g
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{5g}$
x═5.3g   
該Na₂CO₃溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5.3g}{25g-5g}$×100%=26.5%   
答：Na₂CO₃溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.5．
故答案為：（1）B，C，CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）A，碳酸氫銨加熱分解會生成二氧化碳和氨氣的混合氣體得到的二氧化碳不純；
（3）HCl；
Na₂CO₃溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.5．

點評 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．