Question

小強同學看到媽媽將買來的排水口洗凈劑（主要成分：過碳酸鈉、檸檬酸）灑在廚房排水口網狀蓋的底部，倒上溫水后迅速冒出氣泡．為了解其反應過程，他與學習小組的同學進行了如下探究．
【探究一】為探究氣體的成分，同學們設計如圖1實驗裝置進行實驗．

實驗中觀察到如下現象：A中有氣泡產生；B中的澄清石灰水變渾濁；C中收集到的氣體能使燃著的木條燃燒更旺．由此同學們得出結論：生成的兩種氣體是

O₂、CO₂

（填化學式）．
【探究二】為探究過碳酸鈉溶于水后所得溶液中溶質的成分，同學們找來過碳酸鈉試劑進行實驗．
（1）實驗過程及現象：取少量過碳酸鈉試劑溶于溫水中，發現有氣泡緩緩冒出，形成無色溶液X；取少量溶液X加入MnO₂，發現迅速產生大量氣泡，用帶火星木條放在管口，木條復燃．
（2）提出問題：無色溶液X中的溶質有哪些物質？
（3）猜想與假設：根據以上實驗現象，X溶液中一定存在的溶質是

H₂O₂

；還可能存在Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH中的一種或幾種．
（4）查找資料：資料1：氯化鈣溶液呈中性；氯化鈣溶液與碳酸氫鈉溶液混合不發生反應；
資料2：NaHCO₃溶液呈堿性，與石灰水反應生成白色沉淀．
（5）實驗過程：小強同學取少量溶液，加入稀鹽酸，有大量氣泡產生，得出結論溶液中含有碳酸鈉．其他同學提出異議，理由是

NaHCO₃與稀鹽酸反應也產生氣泡

．更改方案后，小組同學對溶液X中的溶質進行了如下實驗．請將下列實驗方案填寫完整．

實驗操作	主要實驗現象	結論
①取樣，滴加 CaCl2 溶液	出現白色沉淀	證明溶液中有Na2CO3
②取上層清液，滴加 Ca（OH）2 溶液	無白色沉淀產生	證明溶液中無NaHCO3
③取樣， 加入過量氯化鈣溶液，充分反應后滴加酚酞試劑	不變色	證明溶液中無NaOH

（6）實驗反思：根據資料，NaHCO₃溶液能與石灰水反應生成白色沉淀．于是，同學們猜想：碳酸氫鈉與氫氧化鈉是否可以發生

NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O

（寫方程式）這樣的反應？
【探究三】某同學帶來一包膨松劑，想要探究其成分究竟是碳酸鈉還是碳酸氫鈉，查閱資料得知，向碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，首先發生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，其后發生反應：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．現取少量粉末溶于水，向其中逐滴滴加溶質質量分數為10%的稀鹽酸．放出氣體的總質量與所滴入稀鹽酸的質量關系曲線如圖2所示，請根據題意回答問題：
（1）該膨松劑成分為

碳酸氫鈉或NaHCO₃

，當滴加稀鹽酸至圖2中B點時，燒杯中溶液的pH

＜

7（填＞、=、＜）．
（2）實驗中放出二氧化碳多少克？（寫出計算過程）

Answer 1

分析：【探究一】根據氧氣的助燃性及二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁分析判斷；
【探究二】（3）因為無色溶液X中加入二氧化錳有氧氣生成，因此無色溶液X中含有的一種溶質是過氧化氫；
（5）碳酸氫鈉與鹽酸反應也能生成二氧化碳，與碳酸鈉反應現象相同；
①根據氯化鈣與碳酸氫鈉不反應，可取上述無色液體X少量于試管中，加入足量的氯化鈣溶液，產生白色沉淀，因此一定有碳酸鈉；
②根據題意：NaHCO₃溶液呈堿性，與石灰水反應生成白色沉淀，石灰水與碳酸鈉溶液反應也生成沉淀，所以要證明溶液中有碳酸氫鈉，可取①中反應后上層清液適量，加入氫氧化鈣溶液，若產生白色沉淀，則含有碳酸氫鈉；
③氯化鈣溶液呈中性，所以可取樣，加入過量氯化鈣溶液，充分反應后滴加酚酞試劑，若不變色，說明沒有氫氧化鈉；
（6）據NaHCO₃溶液能與石灰水反應生成白色沉淀，推測NaHCO₃溶液與氫氧化鈉反應方程式；
【探究三】（1）由題意知，向碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，首先發生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，其后發生反應：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，而圖示中粉末與鹽酸一經混合就產生氣體，推測是碳酸氫鈉；A點生成氣體的量達到最大，其后不再增加，說明A點時二者恰好反應，B點時鹽酸過量，鹽酸溶液的pH值＜7；
（2）恰好反應時消耗鹽酸的質量是73g，據其質量分數可知溶質的質量，并結合方程式計算二氧化碳的質量．

解答：解：【探究一】二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，這是二氧化碳的特性；氧氣具有助燃性，因此能使燃著的木條燃燒更旺；
【探究二】（3）因為無色溶液X中加入二氧化錳有氧氣生成，因此無色溶液X中含有的一種溶質是過氧化氫；
（5）碳酸氫鈉與鹽酸反應也能生成二氧化碳，與碳酸鈉反應現象相同；
①根據氯化鈣與碳酸氫鈉不反應，可取上述無色液體X少量于試管中，加入足量的氯化鈣溶液，產生白色沉淀，因此一定有碳酸鈉；
②根據題意：NaHCO₃溶液呈堿性，與石灰水反應生成白色沉淀，石灰水與碳酸鈉溶液反應也生成沉淀，所以要證明溶液中有碳酸氫鈉，可取①中反應后上層清液適量，加入氫氧化鈣溶液，若產生白色沉淀，則含有碳酸氫鈉；
③氯化鈣溶液呈中性，所以可取樣，加入過量氯化鈣溶液，充分反應后滴加酚酞試劑，若不變色，說明沒有氫氧化鈉；
（6）NaHCO₃溶液能與石灰水反應生成白色沉淀，依據反應前后元素種類不變，說明生成的沉淀是碳酸鈣，同時生成水；據此推測NaHCO₃溶液與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，方程式是：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
【探究三】（1）由題意知，向碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，首先發生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，其后發生反應：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，而圖示中粉末與鹽酸一經混合就產生氣體，推測是碳酸氫鈉；A點生成氣體的量達到最大，其后不再增加，說明A點時二者恰好反應，B點時鹽酸過量，鹽酸溶液的pH值＜7；
（2）恰好反應時消耗鹽酸的質量是73g，據其質量分數可知溶質的質量是73g×10%=7.3g
設實驗中放出二氧化碳的質量是x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑?
       73              44?
       7.3g            x
 

73

7.3g

=

44

x

    x=4.4g
答：實驗中放出二氧化碳4.4g．
故答案為：[探究一]O₂、CO₂；        
[探究二]（3）H₂O₂；
NaHCO₃與稀鹽酸反應也產生氣泡；

實驗操作	主要實驗現象	結論
①CaCl2	出現白色沉淀
②取①中反應后上層清液適量，加入Ca（OH）2
③加入過量氯化鈣溶液，充分反應后滴加酚酞試劑	有白色沉淀產生，酚酞不變紅（溶液為無色）

NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
【探究三】（1）碳酸氫鈉或NaHCO₃；＜；
（2）恰好反應時消耗鹽酸的質量是73g，據其質量分數可知溶質的質量是73g×10%=7.3g
設實驗中放出二氧化碳的質量是x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑?
       73              44?
       7.3g            x
 

73

7.3g

=

44

x

    x=4.4g
答：實驗中放出二氧化碳4.4g．

點評：本題是對實驗方法和過程的探究，考查了學生對于常見氣體--氧氣、二氧化碳性質的掌握，及分析資料，設計實驗，書寫方程式的能力，同時考查了依據方程式結合圖象的計算，要依據題意細心分析，才能得出正確的答案．