Question

【題目】燒堿、純堿等都是重要的化工原料。

(1)利用如圖裝置可以證明二氧化碳與燒堿溶液發(fā)生了反應(yīng)。

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(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________開始反應(yīng)時(shí)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(xiàn)象是_______。

(2)向100mL 1mol·L－1燒堿溶液中通入一定量CO2充分反應(yīng)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(xiàn)的先后順序分別是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.________。

①常溫下，將得到的固體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(zhì)量為________g。

②若要驗(yàn)證白色固體X是第Ⅰ種組成，依次加入的試劑為________(填字母序號(hào))。

a．鹽酸　　　　b．MgCl2溶液　　　　c．BaCl2溶液 d．Ba(OH)2溶液　　　　e．酚酞試液

在驗(yàn)證的過程中，一定需要進(jìn)行的操作是________(填字母序號(hào))。

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(shí)驗(yàn)方案中不能測(cè)定其中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是________。

a．取m g X與足量Ba(OH)2溶液充分反應(yīng)，過濾，洗滌，烘干得n g固體

b．取m g X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體

c．取m g X充分加熱，質(zhì)量減少n g

d．取m g X與足量稀硫酸充分反應(yīng)，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(zhì)量為7.0g，則X的組成為________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”)。

Answer 1

【答案】水沿導(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶 CO2＋2OH-=CO32-+H2O 廣口瓶中的長(zhǎng)導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生 Na2CO3 NaHCO3 5.85 c，b(或c，e) c d Ⅲ

【解析】

(1)CO2與NaOH反應(yīng)生成Na2CO3，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小；

(2)由于CO2和NaOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比不同則產(chǎn)物不同，可根據(jù)CO2 和NaKOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比對(duì)產(chǎn)物進(jìn)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(jù)鈉元素守恒計(jì)算質(zhì)量；

②驗(yàn)證白色固體X是第I種組成NaOH、Na2CO3，需要驗(yàn)證碳酸根離子和氫氧根離子，由選項(xiàng)試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗(yàn)碳酸根離子，依據(jù)氫氧化鈉或酚酞試液檢驗(yàn)氫氧根離子的存在；驗(yàn)證過程中需要把沉淀過濾后再檢驗(yàn)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(yīng)生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質(zhì)量為m，生成碳酸鋇沉淀質(zhì)量為ng，依據(jù)碳元素守恒列式可以計(jì)算；

b.取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據(jù)鈉元素 守恒列式計(jì)算；

c.取m g X充分加熱，減重n g，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉受熱分解，依據(jù)質(zhì)量減少為水和二氧化碳質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量；

d.稀硫酸與二者皆反應(yīng)，且水有揮發(fā)，所以求算不出來；

④依據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)分析，二氧化碳和氫氧化鈉按照物質(zhì)的量1：2反應(yīng)生成碳酸鈉，按照1：1反應(yīng)生成碳酸氫鈉，以此計(jì)算判斷。

(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(fā)生了反應(yīng)：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，引起燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致水沿導(dǎo)管由廣口瓶進(jìn)入燒瓶；

②若其他操作不變，將A與C連接，廣口瓶中氣體壓強(qiáng)與燒瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)相同，都小于外界大氣壓強(qiáng)，外界空氣通過長(zhǎng)的玻璃導(dǎo)管進(jìn)入到廣口瓶中，在長(zhǎng)導(dǎo)氣管口不斷有氣泡產(chǎn)生；

(2)由①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、②CO2+NaOH=NaHCO3，可知：當(dāng)n(CO2)：n(NaOH)=1：2時(shí)產(chǎn)物為Na2CO3；當(dāng)n(CO2)：n(NaOH)=1：1時(shí)產(chǎn)物為NaHCO3；當(dāng)n(CO2)：n(NaOH)<1：2時(shí)，NaOH過量，則產(chǎn)物為Na2CO3、NaOH；當(dāng)1：2<n(CO2)：n(NaOH)<1：1時(shí)，對(duì)于①反應(yīng)來說二氧化碳過量而對(duì)于②反應(yīng)來說二氧化碳量不足，所以產(chǎn)物為Na2CO3、NaHCO3。

向100mL 1molL-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO2充分反應(yīng)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(xiàn)的先后順序分別是：NaOH、Na2CO3；Na2CO3；Na2CO3、NaHCO3；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(jù)鈉元素守恒，100mL 1molL-1燒堿溶液中含有鈉元素物質(zhì)的量為0.1mol，所得氯化鈉固體質(zhì)量=0.1mol×58.5g/mol=5.85g；

②驗(yàn)證白色固體X是第I種組成NaOH、Na2CO3，需要驗(yàn)證CO32-和OH-，由選項(xiàng)試劑可知利用BaCl2溶液與CO32-反應(yīng)產(chǎn)生BaCO3白色沉淀檢驗(yàn)CO32-離子，依據(jù)NaOH遇酚酞試液變?yōu)榧t色或與MgCl2溶液，有產(chǎn)生Mg(OH)2白色沉淀檢驗(yàn)OH-的存在；所以根據(jù)使用試劑先后，合理選項(xiàng)是cb或ce；

在驗(yàn)證離子存在時(shí)，先加入BaCl2溶液，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生BaCO3沉淀，將該沉淀過濾除去后再向?yàn)V液中加入MgCl2溶液或低價(jià)酚酞試液檢驗(yàn)Mg2+，故需要的操作是過濾，故合理選項(xiàng)是c；

③若白色固體X為第Ⅲ種組成，即為Na2CO3、NaHCO3；

a. Ba(OH)2與NaHCO3反應(yīng)生成BaCO3沉淀，與BaCO3反應(yīng)生成BaCO3沉淀，依據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質(zhì)量為m，生成碳酸鋇沉淀質(zhì)量為ng，根據(jù)碳元素守恒列式可以計(jì)算，a不符合題意；

b.取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，根據(jù)鈉元素守恒列式計(jì)算，設(shè)碳酸鈉amol，碳酸氫鈉bmol，(2a+b)(23+35.5)=n，106a+84b=m，兩式聯(lián)立可求解，b不符合題意；

c.取m g X充分加熱，減重ng，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉受熱分解，依據(jù)質(zhì)量減少為水和二氧化碳質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量，設(shè)碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，0.5Y(18+44)=n，106X+84Y=m，列式計(jì)算得到，c不符合題意；

d.取m g X與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重ng，稀硫酸與二者皆反應(yīng)，且水有揮發(fā)，吸收的增重為二氧化碳和水蒸氣質(zhì)量，因此求算不出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，d符合題意；

故合理選項(xiàng)是d；

④100mL 1molL-1燒堿溶液中含有NaOH物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)鈉元素守恒，若全部生成Na2CO3，固體質(zhì)量為0.1mol××106g/mol=5.3g，若全生成碳酸氫鈉固體質(zhì)量=0.1mol×84g/mol=8.4g，現(xiàn)在得到的白色固體的質(zhì)量為7.0g，介于二者之間，說明固體為Na2CO3，NaHCO3的混合物，故X的組成為Ⅲ。