Question

8．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組擬用50mLNaOH溶液吸收CO₂氣體（用大理石和稀鹽酸反應(yīng)來制取CO₂），以制備純凈的Na₂CO₃溶液．為了防止通入的CO₂氣體過量生成NaHCO₃，他們設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)過程：
a．取25mL NaOH溶液，向其中通入過量的CO₂氣體，至CO₂氣體不再溶解；
b．小火煮沸此溶液1～2min；
c．在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使其充分混合反應(yīng)．
（1）此方案能制得較純凈的Na₂CO₃，寫出a、c兩步的化學(xué)反應(yīng)方程式：NaOH+CO₂═NaHCO₃、NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）煮沸溶液的目的是充分將溶液中的二氧化碳趕出．此方案第一步的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

（3）加入反應(yīng)物前，如何檢查整個(gè)裝置的氣密性用彈簧夾夾住A、B連接處，先檢查A的氣性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣．然后檢查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口侵入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有氣泡冒出，松開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管形成水柱，說明裝置不漏氣（也可一次檢查A、B的氣密性：連接和燒杯間的乳膠管用止水夾夾住．然后從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，過一會(huì)，觀察漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差，若保持不變，說明裝置不漏氣）．
（4）裝置B中盛放的試劑是飽和NaHCO₃溶液，作用是吸收HCl氣體．
（5）在實(shí)驗(yàn)室制法中，裝置A還可作為下列②④⑤氣體的發(fā)生裝置（填序號(hào)）．
①CH₂=CH₂    ②H₂S    ③CH₄    ④CH≡CH     ⑤H₂
（6）實(shí)驗(yàn)室制取下列氣體：①NH₃，②Cl₂，③HCl，④H₂S，⑤CH₄，⑥CO，⑦CO₂，⑧O₂時(shí)，屬于必須進(jìn)行尾氣處理并能用圖所示裝置進(jìn)行處理的，將氣體的序號(hào)填入裝置圖的下方空格內(nèi)．

尾 氣 吸 收 裝 置
處理氣體	①③	②④

（7）已知所用NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，室溫下該溶液密度為1.44g/mL，假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變，不考慮實(shí)驗(yàn)誤差，計(jì)算用此種方法制備所得Na₂CO₃溶液的物質(zhì)的量濃度為7.2 mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)NaOH和CO₂反應(yīng)，CO₂過量生成NaHCO₃來書寫化學(xué)方程式；根據(jù)酸式鹽能與堿反應(yīng)生成鹽和水；
（2）煮沸溶液的目的是趕凈溶液中的二氧化碳，避免干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
（3）根據(jù)裝置不漏氣時(shí)，改變氣體的體積可以改變壓強(qiáng)；
（4）根據(jù)CO₂中含有HCl，選擇除雜試劑；
（5）根據(jù)裝置的特點(diǎn)：固體+液體→氣體；
（6）根據(jù)兩套裝置的特點(diǎn)：前者是防倒吸，說明氣體極易溶于水或與溶液反應(yīng)；后者沒有防倒吸，說明氣體不溶于水或與溶液反應(yīng)；
（7）先根據(jù)NaOH和CO₂反應(yīng)生成NaHCO₃，求出NaHCO₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O，求出Na₂CO₃的物質(zhì)的量，最終求出Na₂CO₃的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）因過量的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成NaHCO₃，其反應(yīng)為NaOH+CO₂═NaHCO₃，因酸式鹽與堿反應(yīng)生成鹽和水，其反應(yīng)為NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O，
故答案為：NaOH+CO₂═NaHCO₃；NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O；   
（2）煮沸溶液的目的是趕凈溶液中的二氧化碳，避免干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，
故答案為：充分將溶液中的二氧化碳趕出；
（3）因裝置不漏氣時(shí)，通過改變氣體的體積可以改變壓強(qiáng)，用彈簧夾夾住A、B連接處，先檢查A的氣性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣．然后檢查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口侵入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有氣泡冒出，松開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管形成水柱，說明裝置不漏氣，
故答案為：用彈簧夾夾住A、B連接處，先檢查A的氣性：塞緊橡皮塞，從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，停止加水后，漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差保持不變，說明裝置不漏氣．然后檢查B的氣密性：向燒杯中注入少量水，使導(dǎo)管口侵入水中，雙手捂住廣口瓶片刻有氣泡冒出，松開手后，有少量水進(jìn)入導(dǎo)管形成水柱，說明裝置不漏氣（也可一次檢查A、B的氣密性：連接和燒杯間的乳膠管用止水夾夾�。�然后從漏斗注入一定量的水，使漏斗中的水面高于錐形瓶內(nèi)的水面，過一會(huì)，觀察漏斗內(nèi)與錐形瓶中的液面差，若保持不變，說明裝置不漏氣）；
（4）因CO₂中含有HCl，要得到純凈的CO₂，必須除去HCl，同時(shí)除雜試劑不能CO₂反應(yīng)，所以用飽和NaHCO₃溶液而不能用飽和Na₂CO₃溶液，
故答案：飽和NaHCO₃溶液；吸收HCl氣體；
（5）因制備CO₂、H₂S、CH≡CH、H₂裝置的特點(diǎn)：固體+液體→氣體，而制備CH₂═CH₂ 裝置的特點(diǎn)：液體+液體→氣體，制備CH₄裝置的特點(diǎn)：固體+固體→氣體，故答案為：②④⑤；
（6）因有毒氣體必須進(jìn)行尾氣處理，故CH₄、CO₂、O₂不需要處理，CO雖然需要處理，但不能用液體來吸收，可用燃燒法來處理，左邊的裝置吸收氣體要防倒吸，說明氣體極易溶于水，如：NH₃、HCl  右邊的裝置后者吸收氣體沒有防倒吸，說明氣體不易溶于水，如：Cl₂、H₂S，故答案為：①③；②④；
（7）50mLNaOH溶液中n（NaOH）=$\frac{50ml×1.44g/ml×40%}{40g/mol}$=0.72mol，
         NaOH+CO₂═NaHCO₃         
       0.36mol     0.36mol      
       NaHCO₃ +NaOH═Na₂CO₃ +H₂O
  0.36mol   0.36mol   0.36mol         
 則Na₂CO₃的物質(zhì)的量濃度為：C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.36mol}{0.05L}$=7.2 mol/L，
故答案：7.2 mol/L．

點(diǎn)評 本題是一道實(shí)驗(yàn)綜合題，主要是物質(zhì)的制備方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)分析判斷和反應(yīng)的定量計(jì)算，考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，同時(shí)考查了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力，有一定的難度，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵．