Question

二氧化碳是一種奇妙的氣體，某校化學興趣小組在老師指導下，進行了《實驗室二氧化碳的制取及其性質》實驗，請你幫助回答下列問題．
（1）在大試管中加入5粒石灰石、傾倒約試管體積三分之一的稀鹽酸（1：1），取一支中試管用排空氣法收集CO₂，驗滿，另一支中試管用排水法收集CO₂，集滿．發現

 

先收集滿．該操作過程中合理的排列順序是（選填序號）

 

．
①檢驗裝置的氣密性                    ②待有連續穩定氣泡再排水集氣
③將水槽中待收集氣體的小試管注滿水    ④旋緊連有導管的單孔膠塞
⑤向大試管內5粒石灰石再倒入三分之一的鹽酸（1：1）
（2）實驗時用大試管與帶導管的單孔膠塞制取二氧化碳氣體，

 

 

說明該裝置氣密性良好，制取該氣體發生的化學方程式是

 

．此裝置還可以制取

 

氣體，制氣反應的化學方程式是

 

，從反應物的狀態和反應條件說明為什么可用制二氧化碳的裝置制該氣體

 

．
（3）用試管進行排水法收集二氧化碳氣體時，主要出現了如圖示所示的4種操作，其中合理的是（此小題為不定項選擇填空，多選，錯選不給分）

 

．

（4）小剛在做完實驗后，準備將反應后的廢液倒進廢液缸時，發現實驗桌上有一瓶未知質量分數的Na₂CO₃溶液，他決定利用該廢液，測定Na₂CO₃溶液中溶質的質量分數．他將廢液過濾，然后向廢液中慢慢滴加Na₂CO₃溶液，加入Na₂CO₃溶液的質量與生成沉淀質量的關系如圖所示．

分析1：在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發現沉淀生成，說明濾液中的溶質除含有CaCl₂外，還含有的微粒是

 

；若不用指示劑，向該“混合液”中加入

 

可變成主要含氯化鈣的中性溶液．
分析2：所滴加的Na₂CO₃溶液中溶質的質量分數是

 

．（計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（1）根據二氧化碳能溶于水且能與水反應生成碳酸，進行分析解答；
根據實驗室制取二氧化碳的具體操作步驟和注意事項分別是：連→查（檢查裝置的氣密性）→加（加入固體藥品）→倒（倒入液體藥品；注意長頸漏斗的下端要浸在液面下）→收集，進行解答；
（2）根據裝置的氣密性的檢查方法，進行解答；
根據化學方程式的書寫步驟：寫配注等，寫出反應方程式；依據氣體制取的反應原理進行解答；
（3）根據收集方法排水法及彎管伸入試管內的注意事項：伸入試管內的彎管不易太長，否則收集不滿試管；
（4）在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發現沉淀生成，說明碳酸鈉并沒有和氯化鈣反應，濾液中的溶質除含有CaCl₂外，還含有鹽酸，由圖意，Na₂CO₃溶液與氯化鈣溶液全部反應，生成5 g碳酸鈣沉淀，要計算碳酸鈉溶液中溶質的質量分數，可根據生成沉淀的質量為5g，求出碳酸鈉的質量，而這些碳酸鈉是20g碳酸鈉溶液中的碳酸鈉的質量，就不難求出質量分數了．

解答：解：（1）根據二氧化碳能溶于水且能與水反應生成碳酸，因此排空氣法先集滿；
根據實驗室制取二氧化碳的具體操作步驟和注意事項可得，操作過程中合理的排列順序是：①③⑤④②（或③①⑤④②）；
（2）根據裝置的氣密性的檢查方法：先將大試管與帶導管的單孔膠塞連接，再將導管末端浸入水中，然后用手捂住試管一會兒，導管口有氣泡，放手后導管內倒吸入一段水柱；
根據化學方程式的書寫步驟：寫配注等，制取二氧化碳反應方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑； 
依據氣體制取的反應原理該發生裝置還可制取氧氣，反應方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
原因為：該反應為固體和液體不需加熱的反應，與制二氧化碳的反應狀態和條件相同，故可用制二氧化碳的裝置（其他合理解答均可）；
（3）根據收集方法排水法及彎管伸入試管內的注意事項：伸入試管內的彎管不易太長，否則收集不滿試管；
故選AC；
（4）分析1：在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發現沉淀生成，說明碳酸鈉并沒有和氯化鈣反應，濾液中的溶質除含有CaCl₂外，還含有鹽酸，含有的微粒是：H⁺、Cl^-、H₂O；
向該“混合液”中加入 碳酸鈣固體可變成主要含氯化鈣的中性溶液；
分析2：分析圖意，Na₂CO₃溶液與氯化鈣溶液全部反應，生成5 g碳酸鈣沉淀
  設：20gNa₂CO₃溶液中溶質的質量為x
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl 
106          100
x             5g
 

106

100

=

x

5

X═5.3g  
該Na₂CO₃溶液中溶質的質量分數為

5.3g

25g-5g

×100%=26.5%；
故答案為：
（1）①③⑤④②（或③①⑤④②）
（2）先將大試管與帶導管的單孔膠塞連接，再將導管末端浸入水中，然后用手捂住試管一會兒，導管口有氣泡，放手后導管內倒吸入一段水柱；
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑； 氧氣；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
該反應為固體和液體不需加熱的反應，與制二氧化碳的反應狀態和條件相同，故可用制二氧化碳的裝置（其他合理解答均可）
（3）AC
（4）分析1：H⁺、Cl^-  H₂O； 碳酸鈣固體；
     分析2：26.5%．

點評：本題考查學生對制取氣體的反應原理、收集方法的理解與掌握；根據反應的化學方程式能表示反應中各物質的質量關系，由反應中某物質的質量可計算出反應中其它物質的質量．