Question

【題目】學校在進行消防演練過程中，老師帶領學生使用干粉滅火器進行模擬滅火演練。化學興趣小組收集滅火后殘留的白色固體，探究其成分(不考慮雜質的影響)。

[查閱資料]

①干粉滅火器的主要成分是碳酸氫鈉。

②碳酸氫鈉受熱分解 生成碳酸鈉、水和二氧化碳；碳酸鈉受熱難分解。

③碳酸氫鈉與氯化鈣不發生反應。.

[提出猜想]

猜想--:固體成分為碳酸鈉;

猜想二:固體成分為碳酸氫鈉;

猜想三:固體成分為________________。

[實驗驗證]

步驟	現象	結論
小明同學取少是白色固體于試管中，加水溶解，再滴入無色酚酞溶液	無色酚酞溶液變紅	猜想一成立

[提出質疑]

小紅認為小明得出的結論不準確。小紅知道碳酸氫鈉在醫療上是治療胃酸過多癥的一種藥劑，推測碳酸氫鈉的水溶液可能顯_______性，并通過實驗得到了驗證。

[實驗探究]小明和小紅繼續實驗:

步驟	現象	結論
1.取少量白色固體加熱，將生成的氣體通入澄清石灰水中。	澄清石灰水變渾濁	固體中含有碳酸氫鈉，寫出石灰水變渾濁的化學方程式:__________________
2.另取少量的白色固體加水溶解，向所得溶液中滴入氯化鈣溶液。	_____________	總結論:猜想三成立

[拓展延伸]

師生通過討論又設計了另-種實驗方案(如下圖):關閉彈簧夾，將注射器內等體積、等質量分數的稀鹽酸同時加入試管中，觀察到甲、乙丙的三支試管中均有氣泡產生。

(1)丙試管中的m的數值為______g;

(2)0.5g碳酸鈉與5%的稀鹽酸完全反應,生成二氧化碳的質量為____ g. (結果精確到0.1)

(3)關閉注射器活塞，打開彈簧夾，待反應結束后(固體完全消失),打開彈簧夾，U型管兩側液面變化是:___________，U型管右側液面變化大小比較是:______，進一步證明猜想三成立。

Answer 1

【答案】碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物 堿 CO2 +Ca(OH)2 =CaCO3↓+ H2O 有白色沉淀生成（或溶液變渾濁）。 0.5 0.2 右側液面均升高或左側液面均降低 乙＞丙＞甲

【解析】

[提出猜想]

根據“碳酸氫鈉受熱分解 生成碳酸鈉、水和二氧化碳；碳酸鈉受熱難分解。猜想--:固體成分為碳酸鈉”可知，碳酸氫鈉完全分解滅火后殘留的白色固體是碳酸鈉，沒有分解是碳酸氫鈉，部分分解是碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物。因此：

猜想三:固體成分為碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物

[提出質疑]

小紅知道碳酸氫鈉在醫療上是治療胃酸過多癥的一種藥劑，推測碳酸氫鈉的水溶液可能顯堿性，并通過實驗得到了驗證。

[實驗探究]

實驗步驟1：.取少量白色固體加熱，將生成的氣體通入澄清石灰水中。澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳產生，根據“碳酸氫鈉受熱分解 生成碳酸鈉、水和二氧化碳”可知，固體中含有碳酸氫鈉，石灰水中氫氧化鈣與二氧化碳反應產生碳酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式：CO2 +Ca(OH)2 =CaCO3↓+ H2O；

實驗步驟2：另取少量的白色固體加水溶解，向所得溶液中滴入氯化鈣溶液。有白色沉淀產生，碳酸鈉與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，說明氯化鈣與碳酸鈉反應產生碳酸鈣白色沉淀；

實驗結論：固體中同時含有碳酸鈉和碳酸氫鈉，猜想三成立；

[拓展延伸]

(1)根據控制變量法原理，丙試管中的m的數值與試管甲和試管乙的質量相等，為0.5g;

(2)設生成二氧化碳的質量為x。

x0.2g；

(3)關閉注射器活塞，打開彈簧夾，待反應結束后,打開彈簧夾，U型管左側產生二氧化碳氣體，壓強變大，兩側液面變化是：右側液面均升高或左側液面均降低；

解：設0.5g碳酸氫鈉產生的二氧化碳的質量為y，

y0.26g

等質量的碳酸氫鈉和碳酸鈉分別與足量的鹽酸反應，碳酸氫鈉產生的二氧化碳氣體體積大，碳酸鈉產生的氣體體積小，碳酸鈉與碳酸氫鈉混合物產生的二氧化碳體積介于兩者之間，則U型管右側液面變化大小比較是：乙＞丙＞甲，進一步證明猜想三成立。