Question

Ⅰ．為探究CO₂和NaOH確實發生了化學反應，某實驗小組的同學設計了下列4種實驗裝置，請回答下列問題：

（1）選擇實驗裝置C，簡述出現的實驗現象以及產生該實驗現象的原因：

 

，

 

．
（2）某同學質疑上述所有實驗設計，該同學質疑的依據是

 

．
（3）實驗D向錐形瓶中滴入過量的濃NaOH溶液后，滴加

 

溶液，若出現白色沉淀，說明原實驗中生成了CO₃^2-．
Ⅱ．（4）向100mL2mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO₂，充分反應后將溶液蒸發結晶，使溶質完全析出，得到白色固體（不考慮結晶水）．試設計實驗確認該白色固體的成分．
①提出合理假設．
假設1：NaHCO₃和Na₂CO₃；     假設2：只有Na₂CO₃；
假設3：只有NaHCO₃；          假設4：

 

．
②基于假設1，設計實驗方案證明固體中含有NaHCO₃．（限選實驗試劑及儀器：1moL?L^-1HCl溶液、0.5moL?L^-1BaCl₂溶液、1mol?L^-1 Ba（OH）₂溶液、甲基橙試液、酚酞試液、蒸餾水、試管、過濾裝置．

實驗步驟	預期現象和結論

（5）實驗小組的同學用鹽酸滴定的方法測定白色固體（NaHCO₃和Na₂CO₃）中NaHCO₃的物質的量分數．若用酚酞作指示劑，逐滴加入鹽酸至溶液由紅色變無色時Na₂CO₃完全轉化為NaHCO₃．將上述白色固體溶于水配得250ml溶液，取25.00mL 于錐形瓶中用酚酞作指示劑滴定至溶液由紅色變無色時消耗0.2000moL?L^-1HCl溶液25.00mL．白色固體中NaHCO₃的物質的量分數=

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）選擇實驗裝置C，氧化錐形瓶中 氣體壓強變化分析現象和原因；
（2）根據二氧化碳的性質，即能和氫氧化鈉反應，也能和溶液中的水反應，且溶解于水的性質回答；
（3）過量的氫氧化鈉和二氧化碳反應生成的是碳酸鈉，驗證碳酸鈉的存在利用氯化鈣溶液進行驗證；
Ⅱ、（4）①依據二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應過程分析判斷，二氧化碳少量會得到氫氧化鈉和碳酸鈉混合溶液，恰好按照1：2反應生成碳酸鈉，二氧化碳過量可以生成碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物，二氧化碳足量生成碳酸氫鈉；
②要驗證NaHCO₃和Na₂CO₃同時存在，根據題中所給試劑，要首先利用中性溶液BaCl₂檢驗出碳酸鈉，并將碳酸根離子全部沉淀，過濾后再濾液中加入鹽酸生成氣體分析判斷含有碳酸氫鈉；
（5）依據滴定實驗計算混合物中碳酸鈉物質的量，依據氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應生成的混合物中鈉元素守恒計算得到碳酸氫鈉物質的量，計算得到物質的量分數．

解答：解：Ⅰ、（1）選擇實驗裝置C，探究CO₂和NaOH確實發生了化學反應，膠頭滴管中的氫氧化鈉溶液擠入錐形瓶中發生反應CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，錐形瓶中氣體壓強減小，氣球變大，
故答案為：氣球變大，滴入的氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應，錐形瓶中氣體壓強減小，氣球增大；
（2）二氧化碳通入氫氧化鈉溶液時，二氧化碳也能溶解于水，且和水反應生成碳酸，也會出現類似上述現象，
故答案為：二氧化碳通入氫氧化鈉溶液時，二氧化碳也能溶解于水，且和水反應生成碳酸，也會出現類似上述現象；
（3）實驗D向錐形瓶中滴入過量的濃NaOH溶液后，滴加氯化鈣溶液生成白色沉淀證明生成碳酸鈉，
故答案為：氯化鈣；
Ⅱ、（4）①碳和氫氧化鈉溶液反應過程分析判斷，二氧化碳少量會得到氫氧化鈉和碳酸鈉混合溶液，恰好按照1：2反應生成碳酸鈉，二氧化碳過量可以生成碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物，二氧化碳足量生成碳酸氫鈉，
故答案為：NaOH和Na₂CO₃；
②要驗證NaHCO₃和Na₂CO₃同時存在，根據題中所給試劑，要首先利用中性溶液BaCl₂檢驗出碳酸鈉，并將碳酸根離子全部沉淀，過濾后再濾液中加入鹽酸生成氣體分析判斷含有碳酸氫鈉，
故答案為：取固體與試管中加水溶解，加入氯化鈣溶液，過濾，向濾液中加入鹽酸，出現白色沉淀，在過濾后的濾液中加入鹽酸有氣體生成證明含有碳酸氫鈉；
（5）向100mL2mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO₂，反應生成Na₂CO₃和NaHCO₃，白色固體溶于水配得250ml溶液，取25.00mL 于錐形瓶中用酚酞作指示劑滴定至溶液由紅色變無色時消耗0.2000moL?L^-1HCl溶液25.00mL．反應反應Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl依據消耗的鹽酸物質的量為0.025L×0.2mol/L=0.005mol，則250ml溶液中含有0.5molNa₂CO₃物質的量為0.05mol，n（Na⁺）=0.1mol，依據鈉元素守恒可知，鈉元素共為0.1L×2mol/L=0.2mol，原混合物中含有NaHCO₃物質的量為為0.1mol；碳酸氫鈉物質的量分數=

0.1mol

0.1mol+0.05mol

×100%=66.7%，故答案為：66.7%．

點評：本題考查了物質性質和成分的實驗探究方法和實驗設計應用，反應產物判斷，元素守恒的計算應用是解題關鍵，題目難度中等．