Question

4．实验室选用以下装置制取纯净、干燥的CO₂，并进一步探究CO₂的性质．

（1）A中反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；要达到实验目的，应选用的装置有ABCF；装置中导管接口从左到右的连接顺序为：a接e、d接b、c接f．利用A装置还可以制取其他气体，有关反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑（写出一个即可）．
（2）化学小组的同学在收集满CO₂的集气瓶中放入燃烧的钠，钠继续燃烧，充分反应后生成黑色的碳和一种白色固体．
[做出猜想]①氧化钠   ②碳酸钠   ③氧化钠和碳酸钠的混合物   ④氢氧化钠   ⑤碳酸氢钠
指出以上不合理的猜想并说明理由：④和⑤，反应物中不含有氢元素，因此不可能生成氢氧化钠和碳酸氢钠．
[查阅资料]氧化钠为白色粉末，溶于水生成氢氧化钠；碳酸钠溶液呈碱性．
[实验探究]取少量该样品溶于水，将溶液分成两份，其中一份中加入酚酞溶液，变红；向另一份中先加入过量CaCl₂溶液，出现白色沉淀，过滤，向滤液里滴加酚酞溶液，无明显现象．
[得出结论]白色物质为碳酸钠．钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）将一定质量的碳酸钠加入到100g水中得澄清透明溶液，取$\frac{1}{2}$该溶液，向其中加10%CaCl₂的溶液至恰好不再产生沉淀，所得沉淀质量与加入CaCl₂溶液质量的关系如图2所示，则碳酸钠的总质量及反应后溶液中溶质的质量分数分别是多少？

Answer 1

分析 （1）实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；  
氯化氢易溶于水；
二氧化碳的密度比空气大；
浓硫酸具有吸水性，可以用作二氧化碳的干燥剂；
通常情况下，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气；
（2）化学反应前后，元素种类不变；
氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液都是显碱性的溶液，都能够使酚酞试液变红色；
碳酸钠和氯化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠；
钠和二氧化碳在点燃条件下反应生成碳和碳酸钠；
（3）根据提供的数据可以进行相关方面的计算．

解答 解：（1）A中反应的化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
要达到实验目的，应选用的装置有ABCF；
装置中导管接口从左到右的连接顺序为：a接e、d接b、c接j；
利用A装置，通过过氧化氢和二氧化锰还可以制取氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；ABF；e、d、b、c、j；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）④和⑤不合理，因为反应物中不含有氢元素，因此不可能生成氢氧化钠和碳酸氢钠；
向另一份中先加入过量CaCl₂溶液，出现白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，过滤，向滤液里滴加酚酞溶液，无明显现象，说明溶液中不含有氢氧化钠，因此白色物质为碳酸钠；
钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃
故填：④和⑤，反应物中不含有氢元素，因此不可能生成氢氧化钠和碳酸氢钠；碳酸钠；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）设该溶液中碳酸钠质量为x，与氯化钙反应生成氯化钠质量为y，
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl，
  106         100    117
   x          10g     y
$\frac{106}{x}=\frac{100}{10g}=\frac{117}{y}$
x=10.6g，y=11.7g，
则碳酸钠的总质量为：10.6g+10.6g=21.2g，
反应后溶液中溶质的质量分数为：$\frac{11.7g}{10.6g+50g+111g-10g}$×100%=7.2%，
答案：
（1）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；ABCF；e、d、b、c、j；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）[做出猜想]：④和⑤，反应物中不含有氢元素，因此不可能生成氢氧化钠和碳酸氢钠；碳酸钠；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
[得出结论]碳酸钠；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（3）Na₂CO₃固体的质量为21.2 g；NaCl溶液的质量分数为7.2%．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．