Question

12．某興趣小組用圖1裝置進行實驗時發(fā)現(xiàn)：燒杯中飽和石灰水先變渾濁，后逐漸澄清．
（1）寫出甲裝置中發(fā)生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；石灰水“變渾濁”是因為生成了CaCO₃（填化學式）．
（2）為探究“飽和石灰水渾濁后變澄清的原因”，該小組同學開展了如下活動：
【查閱文獻】碳酸鈣（碳酸鈉等）與二氧化碳、水反應生成可溶于水的碳酸氫鈣（碳酸氫鈉等）．
【提出假設】假設1：揮發(fā)出的HCl使渾濁變澄清；
假設2：產(chǎn)生的二氧化碳使石灰水變澄清．
【設計實驗】為除去CO₂中的HCl，小華在圖1中甲、乙裝置之間增加圖2裝置，裝置的連接順序是甲→b→a→乙（填字母序號）；其中盛放的試劑合理的是D（填選項序號）．
A．濃硫酸     B．NaOH溶液
C．飽和Na₂CO₃溶液    D．飽和NaHCO₃溶液
【實驗現(xiàn)象】飽和石灰水渾濁后，繼續(xù)通入足量CO₂，沉淀部分溶解但最終并未完全澄清．
【得出結論】由上述探究可得出的結論是揮發(fā)出來的氯化氫使石灰水產(chǎn)生的渾濁最終變澄清；二氧化碳只能使石灰水生成的沉淀部分溶解，不能最終使其變澄清．
（3）該興趣小組在老師指導下，用pH傳感器測得圖1燒杯中溶液的pH隨通入氣體時間的變化曲線如圖3．
①AB段pH幾乎不變的原因可能是先排出的是裝置內(nèi)的空氣，不會使溶液的pH明顯變化；D點所得澄清溶液的成分除H₂O外還有氯化鈣、氯化氫．
②BC段發(fā)生反應的化學方程式主要有CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O、Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)甲裝置中石灰石的主要成分碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，結合二氧化碳的化學性質(zhì)，進行分析解答．
（2）【提出假設】根據(jù)碳酸鈣（碳酸鈉等）與二氧化碳、水反應生成或可溶于水的碳酸氫鈣，進行分析解答．
【設計實驗】圖中裝置起洗氣功能時進氣管與出氣管的方向是“長進短出”，除雜質(zhì)題至少要滿足兩個條件：①加入的試劑只能與雜質(zhì)反應，不能與原物質(zhì)反應；②反應后不能引入新的雜質(zhì)，進行分析解答．
【得出結論】由實驗現(xiàn)象為飽和石灰水渾濁后，繼續(xù)通入足量CO₂，沉淀部分溶解但最終并未完全澄清，進行分析解答．
（3）①根據(jù)剛開始排出的氣體是空氣，D點溶液的pH小于5，進行分析解答．
②BC段，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，氯化氫與氫氧化鈣反應生成氯化鈣和水，進行分析解答．

解答 解：（1）甲裝置中石灰石的主要成分碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應的化學方程式是：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
二氧化碳能與石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，故石灰水“變渾濁”是因為生成了碳酸鈣，其化學式為：CaCO₃．
（2）【提出假設】由文獻資料，碳酸鈣（碳酸鈉等）與二氧化碳、水反應生成或可溶于水的碳酸氫鈣，則可提出假設產(chǎn)生的二氧化碳使石灰水變澄清．
【設計實驗】圖中裝置起洗氣功能時進氣管與出氣管的方向是“長進短出”，小華在圖1中甲、乙裝置之間增加圖2裝置，裝置的連接順序是甲→b→a；其中盛放的試劑合理的是碳酸氫鈉，碳酸氫鈉能與氯化氫氣體反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，能除去雜質(zhì)且沒有引入新的雜質(zhì)，符合除雜原則．
【得出結論】飽和石灰水渾濁后，繼續(xù)通入足量CO₂，沉淀部分溶解但最終并未完全澄清，而揮發(fā)出來的氯化氫使飽和石灰水產(chǎn)生的渾濁最終變澄清；二氧化碳只能使飽和石灰水生成的沉淀部分溶解，不能最終使其變澄清．
（3）①剛開始排出的氣體是空氣，故AB段pH幾乎不變．
D點溶液的pH小于5，所得澄清溶液的成分除H₂O外，還有氯化氫氣體溶于水生成的鹽酸，氯化氫與氫氧化鈣反應生成生成的氯化鈣．
②BC段，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，氯化氫與氫氧化鈣反應生成氯化鈣和水，反應的化學方程式主要有CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O、Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O．
故答案為：（1）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；CaCO₃；
（2）【提出假設】產(chǎn)生的二氧化碳使石灰水變澄清；
【設計實驗】b；a；D；
【得出結論】揮發(fā)出來的氯化氫使飽和石灰水產(chǎn)生的渾濁最終變澄清；二氧化碳只能使飽和石灰水生成的沉淀部分溶解，不能最終使其變澄清；
（3）①先排出的是裝置內(nèi)的空氣，不會使溶液的pH明顯變化；氯化鈣、氯化氫；②CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O、Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O．

點評 本題有一定難度，掌握堿的化學性質(zhì)、常見氣體的化學性質(zhì)、二氧化碳的實驗室制法等并能靈活運用是正確解答本題的關鍵．