Question

化學小組同學利用如圖裝置（固定裝置略）按如下操作進行實驗，研究酸、堿、鹽的性質．玻璃管中盛有氫氧化鈉固體，錐形瓶中充滿二氧化碳氣體．
已知：堿性的Na₂CO₃溶液與中性的CaCl₂溶液能發生復分解反應．
實驗步驟如下：
步驟1：關閉K₂，從分液漏斗中加入少量的稀鹽酸后關閉K1，觀察到上面氣球鼓起．甲同學認為氣球鼓起是由于反應放熱引起的，由此證明酸和堿能發生反應．請判斷甲的說法是否合理并說明理由

 

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步驟2：同時打開K₁、K₂，使玻璃管中的液體流入錐形瓶．并用清水沖洗玻璃管；關閉K₂，一段時間后，錐形瓶內氣球鼓起，原因是（用化學方程式表示）

 

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步驟3：關閉K₂，向玻璃管中加入滴有酚酞的氫氧化鈣溶液，再從分液漏斗中加入一定量的稀鹽酸，觀察到

 

現象，證明酸和堿能反應．
步驟4：打開K₁、K₂，使玻璃管中的液體流入錐形瓶中，關閉K₂，觀察到錐形瓶中產生了大量氣泡，氣球變癟，最終得到澄清溶液．請設計實驗證明所得澄清溶液中溶質的組成

 

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Answer 1

分析：步驟1“根據氫氧化鈉溶于水放熱分析
步驟2：根據書寫方程式原則書寫
步驟3：根據鹽酸和氫氧化鈣反應分析
步驟4：根據反應的產物以及最終溶液澄清分析

解答：解：步驟1：當鹽酸滴加到氫氧化鈉固體中時，氫氧化鈉溶于水放熱，使玻璃管內空氣膨脹也會引起氣球脹大，因此不能根據氣求脹大即說明氫氧化鈉與鹽酸發生了中和反應．
步驟2：同時打開K₁、K₂，玻璃管中的氫氧化鈉固體溶于水變成溶液，液體流入錐形瓶．錐形瓶內充滿二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，關閉K₂，錐形瓶內氣壓減小，外界空氣沿導管進入氣球，使氣球脹大．反應的化學方程式為CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
步驟3：氫氧化鈣溶液呈堿性，滴入酚酞試液后變成紅色，從分液漏斗中加入一定量的稀鹽酸，當看到紅色變淺或消失時，說明溶液中沒有堿性物質，從而說明鹽酸和氫氧化鈣發生了反應
步驟4：步驟1鹽酸和氫氧化鈉反應生成氯化鈉，步驟2中發生的反應生成了碳酸鈉，步驟3中鹽酸和氫氧化鈣反應生成了氯化鈣，碳酸鈉與氯化鈣發生反應生成碳酸鈣．經步驟4，打開K₁、K₂，使玻璃管中的液體流入錐形瓶中，關閉K₂，觀察到錐形瓶中產生了大量氣泡，說明鹽酸有剩余，與碳酸鈉、碳酸鈣都反應生成二氧化碳，使錐形瓶內氣壓變大，將氣球壓癟，最終溶液澄清，因此溶液中的溶質一定含有氯化鈉、氯化鈣，可能含有鹽酸，要證明是否存在鹽酸，根據酸的化學性質，可取一定量的澄清溶液于試管中，加入紫色石蕊溶液，若溶液無變化，則所得澄
清溶液中的溶質為NaCl、CaCl₂；若溶液變紅，則所得澄清溶液中的溶質為NaCl、CaCl₂、HCl
故答案為：步驟1：不合理，氫氧化鈉溶于水放熱也會引起氣球脹大
步驟2：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
步驟3：紅色變淺或消失
步驟4：取一定量的澄清溶液于試管中，加入紫色石蕊溶液，若溶液無變化，則所得澄
清溶液中的溶質為NaCl、CaCl₂；若溶液變紅，則所得澄清溶液中的溶質為NaCl、CaCl₂、HCl

點評：熟練掌握常見的酸堿鹽的化學性質，能夠根據酸的性質設計實驗對它們進行鑒別，注意在設計實驗時必須具備的三個要素：操作、現象、結論．