Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室制取CO2氣體的過(guò)程中，不慎用到了濃鹽酸，導(dǎo)致制得的CO2氣體中混有HCl氣體，他們?cè)O(shè)計(jì)了如下除去HCl氣體并探究CO2與過(guò)氧化鈉(Na2O2)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)裝置A的作用是：____________；

(2)為確定反應(yīng)后裝置B硬質(zhì)玻璃管中固體的成分，小組同學(xué)取適量固體于試管中，加入足量的蒸餾水溶解形成溶液M，無(wú)氣泡產(chǎn)生，則該固體中不含____________ (填化學(xué)式)，該小組同學(xué)繼續(xù)進(jìn)行探究。

（提出問(wèn)題）反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中固體的成分是什么？

（做出猜想）

猜想1：Na2CO3

猜想2：NaOH

猜想3：Na2CO3和NaOH，經(jīng)過(guò)討論，大家一致認(rèn)為猜想2不合理，理由是：____________（用化學(xué)方程式表示）。

（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）小組同學(xué)取上述形成的溶液M于試管中，向其中加入過(guò)量____________ (填化學(xué)式)溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)濾，向?yàn)V液中滴加幾滴酚酞試液，溶液變紅，則證明猜想3成立。

（交流反思）小組中有同學(xué)認(rèn)為，將上述濾液中滴加的酚酞試液換成硝酸銅溶液，也能得出同樣的結(jié)論，你認(rèn)為該同學(xué)的觀點(diǎn)____________ (填“正確”或“錯(cuò)誤”)，理由是：____________ (用化學(xué)方程式表示)。

（拓展延伸）在盛有氯化銨(NH4Cl)濃溶液的試管中，加入足量的過(guò)氧化鈉(Na2O2)固體，有氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生的氣體是：____________ (填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】除去CO2中的HCl氣體雜質(zhì) Na2O2 2CO 2 +2Na2O2=2Na2CO3+O2或CO2 +2NaOH=Na2CO3+H2O BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2 正確 Cu(NO3)2 +2NaOH=Cu(OH)2 ↓+2NaNO3 O2和NH3

【解析】

本實(shí)驗(yàn)首先通過(guò)飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的雜質(zhì)HCl，然后使CO2與Na2O2在加熱條件下反應(yīng)，多余的CO2用NaOH吸收，最后用排水法收集生成的氣體，據(jù)此分析；

(1)根據(jù)碳酸氫鈉能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳解答；

(2)根據(jù)題中信息結(jié)合2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑分析解答。

①根據(jù)質(zhì)量守恒定律或者二氧化碳會(huì)與氫氧化鈉會(huì)反應(yīng)生成碳酸鈉和水來(lái)分析解答；

②根據(jù)碳酸鈉能和BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2反應(yīng)生成BaCO3或CaCO3白色沉淀檢驗(yàn)碳酸鈉；根據(jù)顯堿性的溶液能使酚酞試液變紅色解答；

③根據(jù)氫氧化鈉和硝酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀解答；

④根據(jù)過(guò)氧化鈉在水中反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉溶液和氯化銨反應(yīng)生成氨氣解答。

(1)裝置A的作用是吸收CO2中混有的HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；

(2)為確定反應(yīng)后裝置B硬質(zhì)玻璃管中固體的成分，小組同學(xué)取適量固體于試管中，加入足量的蒸餾水，固體溶解形成溶液M，且無(wú)氣泡產(chǎn)生，由2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑可知該固體中一定不含Na2O2；

【做出猜想】

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后各種元素的種類不變，原子個(gè)數(shù)不變，反應(yīng)前有碳元素，反應(yīng)后也應(yīng)有碳元素，發(fā)生反應(yīng)為：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，CO2氣體中帶有的水蒸氣與Na2O2發(fā)生反應(yīng)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，且有部分發(fā)生反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，使玻璃管中混有少量NaOH，所以反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中固體的成分為Na2CO3與NaOH的混合物或只有Na2CO3，不可能完全是NaOH；

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】

向其中加入足量BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2溶液，若有白色沉淀生成，證明產(chǎn)生了BaCO3或CaCO3沉淀，說(shuō)明固體中含有Na2CO3；過(guò)濾后向?yàn)V液中滴加酚酞溶液，若溶液變?yōu)榧t色，說(shuō)明固體中含有氫氧化鈉；

【交流反思】

將上述濾液中滴加的酚酞試液換成硝酸銅溶液，也能得出同樣的結(jié)論，因?yàn)闅溲趸�鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，方程式為：Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2 NaNO3；如果有藍(lán)色沉淀生成，說(shuō)明固體中含有氫氧化鈉；

【拓展延伸】

過(guò)氧化鈉在水中反應(yīng)生成NaOH和O2，在溶液中NaOH和NH4Cl反應(yīng)生成NH3，所以產(chǎn)生的氣體成分為O2和NH3。