Question

某班同學利用了右圖的發生裝置完成了實驗室制取二氧化碳的實驗，實驗后對回收的溶液進行了以下實驗：
取40mL該溶液于燒杯中，滴入40g溶質質量分數為13.8%的K₂CO₃溶液．滴入K₂CO₃溶液質量與生成沉淀
質量的關系如下圖所示．請完成下列各題：

（1）實驗室制取二氧化碳的化學方程式為______．
（2）請分析所取40mL溶液呈______（填：酸、堿、中）性，其中所含的微粒有______．
（3）參加反應的K₂CO₃溶液中所含的溶質的質量為______克；實驗結束后，若將燒杯中的物質蒸干，得到固體的質量
為______克． （列式計算）
（4）如果實驗室里只有碳酸鈉粉末和稀鹽酸，請你設計一個反應平穩安全且能持續產生二氧化碳氣體的實驗，需要對上述發
生裝置進行改動的是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）實驗室利用大理石或石灰石與稀鹽酸反應來制取二氧化碳氣體；根據反應物和生成物即可寫出化學反應方程式；
（2）根據加入碳酸鉀而得不到沉淀，說明溶液中有能夠消耗碳酸根的微粒，從而導致碳酸根無法與鈣離子形成沉淀．所以溶液是酸性的．其他微粒可以根據質量守恒定律來推斷．
（3）碳酸鉀溶液的質量分數可以根據沉淀產生對應的消耗的碳酸鉀溶液的質量30-10=20g溶液進行計算．而反應后所得固體是KCl，無論是和鹽酸反應的，還是和氯化鈣反應的，都是KCl，所以可以根據碳酸鉀關系式法求算．
（4）平穩氣流主要是試劑的平穩持續的接觸，所以可以用能夠控制滴加速度的分液漏斗來實現．
解答：解：（1）實驗室制取二氧化碳的原理是鹽酸與碳酸鈣制取，所以對應的方程式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
（2）由于開始加入的碳酸鉀沒有生成對應的沉淀，說明溶液中有物質能夠消耗碳酸根而無法使碳酸根與鈣離子結合．所以溶液為酸性的．由于是碳酸鈣和鹽酸反應后的液體，所以溶液中一定有 Ca²⁺、H⁺、Cl^-、H₂O．水分子很容易被忽略掉．這個在解題時要多加注意．故填：酸； Ca²⁺、H⁺、Cl^-、H₂O．
（3）當沉淀產生2g時，與沉淀有關的溶液消耗是30g-10g=20g．所以設碳酸鉀溶液的質量分數為x
K₂CO₃+CaCl₂═2KCl+CaCO₃↓
138                100
20g×x             2g

x═13.8%
恰好反應時消耗的碳酸鉀溶液的總質量為30g，所以共有碳酸鉀的質量為13.8%×30g=4.14g．
設反應后所得固體氯化鉀的質量為y．
由于反應后所得溶液中的KCl和碳酸鉀中鉀元素相等，所以根據關系式法可得
K₂CO₃～～～～2KCl
138          149
4.14g         y

y=4.47g．
（4）為獲得平穩氣流，需要加入試劑的速度保持平穩，所以可以采用分液漏斗來適當控制反應的速度．故填：分液漏斗．
點評：計算反應后所得氯化鉀，由于鹽酸和碳酸鉀反應能夠得到氯化鉀，氯化鈣與之也能得到，所以求算時計算量偏大，此時可以考慮根據元素守恒來計算，而不需要考慮具體形成的路徑，這樣可以減少計算量，也提高了計算效率．