Question

某同學(xué)設(shè)計如下實驗，測定某品牌碳酸飲料中CO₂的含量，并對用氫氧化鈉溶液溶液吸收CO₂后的溶液中溶質(zhì)的成分進(jìn)行研究．

實驗一：測定某品牌碳酸飲料中的CO₂的含量．
①將250mL瓶裝碳酸飲料放在冰箱中冷凍一段時間（未結(jié)冰）；
②將飲料從冰箱內(nèi)取出，迅速加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%NaOH溶液5mL；倒轉(zhuǎn)飲料瓶，輕輕震蕩，然后放置恢復(fù)至室溫，作待測液；
③按如圖連接實驗裝置．取50mL待測液置于裝置B的錐形瓶中，關(guān)閉開關(guān)K，打開分液漏斗的活塞，向錐形瓶中注入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡，關(guān)閉活塞；
④打開開關(guān)K，向裝置中鼓入空氣，一段時間后，將C裝置中的物質(zhì)過濾，洗滌，烘干稱量質(zhì)量為0.394g．
資料：①CO₂與足量Ba（OH）₂反應(yīng)生成BaCO₃沉淀．②NaHCO₃與鹽酸反應(yīng)生成CO₂．
③實驗中各種溶液的密度都視為1g/mL．堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物．
（1）上述實驗過程中，C裝置中的現(xiàn)象是

 

．
（2）裝置A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

，裝置D的目的是

 

．
（3）步驟①冷凍碳酸飲料的目的是

 

．
（4）步驟④鼓入空氣的目的是

 

．
（5）根據(jù)題中提供的數(shù)據(jù)計算此品牌碳酸飲料中CO₂的含量為

 

g/L．（加入的NaOH溶液的體積可忽略不計）
實驗二：探究待測液中溶質(zhì)的成分．
根據(jù)質(zhì)量守恒定律，同學(xué)們對待測液中還可能存在其它溶質(zhì)作出如下猜想：
①Na₂CO₃  ②NaHCO₃  ③Na₂CO₃、NaHCO₃  ④NaOH、Na₂CO₃⑤NaOH、NaHCO₃  ⑥NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃
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(fā)生反應(yīng)；氯化鈣溶液與碳酸溶液混合后發(fā)生如下反應(yīng)：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；氯化鈣溶液與NaOH溶液混合后發(fā)生如下反應(yīng)：2NaOH+CaCl₂═Ca（OH）₂↓+2NaCl
②NaHCO₃溶液呈堿性；碳酸氫鈉、碳酸鈉分別與足量的酸反應(yīng)產(chǎn)物相同．
實驗驗證：
（1）取少量待測液于試管中，加入足量的稀鹽酸，有大量氣泡產(chǎn)生．
（2）另取少量待測液于試管中，加入足量的氯化鈣溶液，若

 

，則猜想②正確．請說明理由：

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,酸的化學(xué)性質(zhì),堿的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：實驗一：（1）二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成不溶于水的碳酸鋇沉淀；
（2）根據(jù)空氣中含有二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水書寫反應(yīng)方程式，并據(jù)沒有D裝置空氣中的二氧化碳就會進(jìn)入，使得測得CO₂含量偏大進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)二氧化碳的溶解度隨溫度的降低而增大分析解答；
（4）根據(jù)鼓入空氣的目的是讓生成的二氧化碳全部進(jìn)入裝置C中進(jìn)行解答；
（5）根據(jù)C裝置中不溶物是碳酸鋇，結(jié)合方程式計算出二氧化碳的質(zhì)量，所取溶液是50mL分析解答；
實驗二：根據(jù)碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液與氯化鈣溶液可反應(yīng)生成沉淀，而碳酸氫鈉溶液與氯化鈣溶液不反應(yīng)分析解答．

解答：解：實驗一：
（1）二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成不溶于水的碳酸鋇沉淀，所以C中會看到有白色沉淀生成；
（2）空氣中含有二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入，影響實驗結(jié)果；
（3）二氧化碳的溶解度隨溫度的降低而增大，步驟①冷凍碳酸飲料的目的是防止二氧化碳逸出；
（4）鼓入空氣的目的是讓生成的二氧化碳全部進(jìn)入裝置C中；
（5）根據(jù)實驗設(shè)計，是先將飲料中的二氧化碳吸收，再通過碳酸鹽與酸的反應(yīng)得到二氧化碳，通過測定二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成沉淀的質(zhì)量來進(jìn)行計算；C裝置中不溶物是碳酸鋇，質(zhì)量是0.394g
設(shè)反應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量是x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
          44   197
          x    0.394g

44

197

=

x

0.394g

  x=0.088g
由于向飲料中加入的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量忽略不計，碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量即是吸收的碳酸飲料中二氧化碳的質(zhì)量，即50mL飲料中二氧化碳的質(zhì)量是0.088g，則此品牌碳酸飲料中CO₂的含量=

0.088g

0.05L

=1.76g/L
實驗二：
（2）碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液與氯化鈣溶液可反應(yīng)生成沉淀，而碳酸氫鈉溶液與氯化鈣溶液不反應(yīng)，所以若加入氯化鈣溶液無沉淀生成，則猜想②正確，待測液中溶質(zhì)是碳酸氫鈉；
故答案為：實驗一：（1）有白色沉淀生成；
（2）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入C裝置；
（3）增大二氧化碳的溶解度，防止二氧化碳逸出；
（4）把反應(yīng)裝置中的二氧化碳全部排出，被裝置C吸收；
（5）1.76；
實驗二：
（2）無沉淀產(chǎn)生（或無現(xiàn)象）；因為氯化鈣溶液與碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液均能生成沉淀，而與碳酸氫鈉溶液不反應(yīng)．

點評：本題就對所學(xué)的化學(xué)知識：物質(zhì)的組成、實驗設(shè)計、碳根據(jù)化學(xué)方程式的計算和物質(zhì)的純度進(jìn)行了考查，難度較大，要熟練掌握這些知識，明確裝置的作用和物質(zhì)的性質(zhì)是非常必要的．