Question

【題目】化學興趣小組的同學利用下圖裝置完成實驗。實驗步驟如下：

①向下推注射器，將少量溶質質量分數為15%的NaOH溶液注入裝有過量CO2的瓶中。

②打開K1和K3，丙中部分液體流入甲。

③關閉K1，打開K2，乙中部分液體流入丙，風哨鳴叫。

④觀察并記錄現象后，倒掉所有藥品，清洗儀器。

⑤只將15%的NaOH溶液換成等體積的59%的NaOH溶液，其余藥品完全不變，重復上述實驗。

(1)提出疑問一：甲裝置中，CO2與NaOH是否發生了反應?

王同學：兩次實驗中，丙中部分液體流入甲，若觀察到第一次流入甲中的液體體積_____ (填“>”、“<”或“=”)第二次的體積，則可說明CO2與NaOH發生了反應。

李同學：兩次實驗中，丙中部分液體流入甲，若觀察到甲中有氣泡，也能說明CO2與 NaOH發生了反應，產生氣泡的化學方程式為_______________________。

(2)提出疑問二：丙裝置中，稀鹽酸和Ca(OH)2是否發生了反應?

張同學：兩次實驗中，乙中部分液體流入丙，且若丙中溶液____ (填序號)，均可說明稀鹽酸和Ca(OH)2發生了反應。

A 第一次為紅色，第二次為無色

B 第一次為無色，第二次為紅色

C 兩次均為無色

D 兩次均為紅色

(3)交流討論：有同學提出，完成上述步驟①后，打開K1和K2，若乙中部分液體流入甲，且甲中有白色沉淀生成，也能說明CO2與NaOH發生了反應。你認為正確嗎?______________(填“正確”或“錯誤”)。

(4)總結反思：上述所有實驗中，為判斷兩種混合時無現象的物質之間是否發生了化學反應，同學們用到了以下哪些方法或思路? ______________ (填序號) 。

A 對比實驗

B 證明有無新物質生成

C 借助其他藥品的反應現象

(5)繼續實驗：將上述所有實驗后的物質倒入廢液缸中充分反應后，未看到白色沉淀生成，則廢液缸的溶液中除酚酞外，一定有的溶質是________________(填化學式)。

Answer 1

【答案】< Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ BC 錯誤 ABC NaCl、CaCl2

【解析】

(1)提出疑問一：

王同學：實驗中，二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應，甲裝置中瓶內壓強減小。兩次實驗中，第一次使用的是15%的NaOH溶液，第二次使用的是等體積的59%的NaOH溶液，第二次使用的氫氧化鈉溶液濃度大，含有的氫氧化鈉多。因為第一次實驗中集氣瓶內CO2過量，第二次實驗中因為使用的氫氧化鈉量更多，所以吸收的二氧化碳更多，瓶內壓強比第一次實驗更小。打開K1和K3，因為甲裝置中瓶內壓強減小，兩次實驗中都會出現丙中部分液體流入甲，但第二次流入的更多。因此觀察到第一次流入甲中的液體體積<第二次的體積，則可說明CO2與NaOH發生了反應。

李同學：兩次實驗中，丙中部分液體流入甲，若觀察到甲中有氣泡，也能說明CO2與 NaOH發生了反應，這是因為CO2與NaOH發生反應生成碳酸鈉，碳酸鈉和鹽酸反應生成二氧化碳，因此甲中產生氣泡的化學方程式為：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

(2)提出疑問二：

因為稀鹽酸和Ca(OH)2發生反應無明顯現象，但乙中是滴有酚酞的氫氧化鈣溶液，溶液呈紅色，乙中部分液體流入丙，如果和鹽酸完全反應，溶液應該由紅色變為無色；如果不能完全反應，溶液仍呈紅色。本題中，第二次實驗使用的氫氧化鈉溶液濃度比第一次大，因此第二次實驗中丙流入甲的鹽酸應該比第一次多，丙瓶內壓強比第一次小，第二次實驗中乙流入丙的氫氧化鈣溶液就更多，因此如果第一次氫氧化鈣溶液為紅色，第二次也應該是紅色，A說法錯誤；如果第一次丙中為無色，說明流入的氫氧化鈣完全被反應，而第二次實驗中乙流入丙的氫氧化鈣溶液更多，且第二次丙中留下來的鹽酸更少，因此第二次實驗中，流入丙的氫氧化鈣就可能沒有被完全反應，溶液呈紅色，B符合題意；如果兩次均為無色，說明兩次實驗中氫氧化鈣和鹽酸完全發生了反應，因為如果氫氧化鈣在溶液中存在，溶液應該呈紅色，故C符合題意；如果兩次均為紅色，說明溶液中含有氫氧化鈣，因此無法說明氫氧化鈣與鹽酸是否發生了反應，D不符合題意。

故在丙中溶液發生的實驗現象是：B或C，方可說明稀鹽酸和Ca(OH)2發生了反應。

(3)交流討論：

因為實驗中甲裝置內二氧化碳過量，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以沉淀不能肯定是碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成。題中該同學的說法錯誤。

(4)總結反思：

因為實驗中二氧化碳過量，第一次實驗中氫氧化鈉溶液的濃度小于第二次實驗中氫氧化鈉溶液的濃度，而第二次實驗中倒流入甲的丙中溶液比第一次多，說明二氧化碳和氫氧化鈉發生反應，這是利用了對比實驗的方法；兩次實驗中，丙中部分液體流入甲，若觀察到甲中有氣泡，也能說明CO2與 NaOH發生了反應，這是因為CO2與 NaOH反應生成的碳酸鈉和稀鹽酸反應生成二氧化碳，這是證明有無新物質生成的方法；乙中滴有酚酞的氫氧化鈣溶液進入丙中，憑借溶液中的酚酞是否由紅色變為無色，證明氫氧化鈣和鹽酸是否反應這是借助于酚酞溶液的變色來證明反應是否進行，屬于借助其他藥品的反應現象的方法。故上述所有實驗中，為判斷兩種混合時無現象的物質之間是否發生了化學反應，同學們用到的方法或思路是：ABC。

(5)繼續實驗：

將上述所有實驗后的物質倒入廢液缸中充分反應后，未看到白色沉淀生成，說明無碳酸鈣存在，根據元素守恒，溶液中一定含有鈣離子，則溶液中一定不含碳酸根離子；如果碳酸根離子和鹽酸的反應在甲中完成，因為碳酸根離子已反應完，而在鹽酸和碳酸鹽反應前，鹽酸肯定先和氫氧化鈉反應，故氫氧化鈉不可能存在；如果碳酸根離子和鹽酸的反應在廢液缸進行，因為碳酸根離子已反應完，而在鹽酸和碳酸鹽反應前，鹽酸肯定先和氫氧化鈉、氫氧化鈣反應，故氫氧化鈉、氫氧化鈣都不可能存在；因此不管什么情況氫氧化鈉都不存在；因為丙中鹽酸倒流入甲后鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉，氯化鈉跟本實驗中涉及到的物質都不反應，所以廢液缸中一定有氯化鈉；因為溶液中一定含有鈣離子，還含有氯離子，所以廢液缸中一定有氯化鈣；因為題中沒有提供混合之后廢液缸中廢液的顏色，故無法判斷是否有氫氧化鈣，當然也無法證明鹽酸是否剩余。則廢液缸的溶液中除酚酞外，一定有的溶質是：NaCl、CaCl2。