Question

6．實驗探究讓化學更具魅力，請幫助完成下列實驗探究
（1）同學們在做完“二氧化碳的實驗室制取”后，對廢液進行了如下處理：過濾，取濾液于燒杯中，逐滴
滴入Na₂CO₃溶液至過量．記錄滴入Na₂CO₃溶液質量（x）與有關的變化關系如圖1所示．圖中縱坐標（y）
表示生成沉淀的質量，AB段發(fā)生反應的化學方程式是CaCl₂+Na₂CO₃=CaC0₃↓+2NaCl，反應進行到A點時，溶液中的溶質是NaCl、CaCl₂，
（2）如圖2所示，一同學擠壓膠頭滴管中的液體，使之與瓶中固體接觸，小氣球鼓了起來．請寫出符合這一現(xiàn)
象的化學方程式：

①置換反應Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
②化合反應CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
（3）將（NH₄）₂SO₄和Na₂CO₃兩種溶液充分混合加熱，發(fā)現(xiàn)有氣泡產生且聞到刺激性氣味，同學們對氣體成分產生興趣．
【查閱】CuO和NH₃加熱時發(fā)生反應：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O
【猜想】猜想一：氣體是CO₂   猜想二：氣體是NH₃猜想三：氣體是NH₃和CO₂
【討論 ①猜想一肯定不正確，理由是CO₂無刺激性氣味；
②因Na₂CO₃溶液呈堿（填“酸”或“堿”）性，故有NH₃產生．
【探究】為確定氣體成分，設計如圖3裝置（夾持裝置未畫出）：

①實驗后，取少量A中固體，加入稀鹽酸，觀察到有氣泡產生，證明其中含CO₂；
②B中觀察到黑色固體變?yōu)榧t色，證明含有NH₃；
③根據(jù)探究結果，寫出（NH₄）₂SO₄和Na₂CO₃兩種溶液發(fā)生反應的方程式為：（NH₄）₂SO₄+Na₂CO₃═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑+2NH₃↑；
④若B裝置連同固體質量減輕4.8g，則C裝置增加的質量為5.4g．
【反思】（1）實驗測得裝置C增加的質量大于理論值，可能的原因是裝置C吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳；
（2）氨氣也是污染物，在C裝置后連接圖4裝置，以吸收尾氣中未參加反應的氨氣．干燥管的作用是B（填序號）
A．防止氨氣逸出    B．防止液體倒吸    C．防止鹽酸揮發(fā)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳酸鈉與稀鹽酸和氯化鈣的混合溶液的反應原理進行分析，向混合溶液中逐滴滴入Na₂CO₃溶液至過量．剛開始時，碳酸鈉與稀鹽酸反應生成氣體；當鹽酸反應完后，加入的碳酸鈉與氯化鈣反應生成了碳酸鈣沉淀，所以，圖中縱坐標（y）應該表示生成的沉淀質量．當反應進行到B點時，表明反應完全結束，再加入的碳酸鈉是過量的，溶液顯堿性．據(jù)此進行分析解答．
（2）根據(jù)小氣球鼓起來的是錐形瓶中的氣壓增大導致的，再結合哪些反應會使瓶內的壓強增大進行分析．
（3）【討論】
二氧化碳是無色、無味的氣體；
碳酸鈉屬于鹽，水溶液顯堿性；
【探究】
二氧化碳能和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，碳酸鈉能和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；
根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷氣體中是否含有氨氣；
根據(jù)反應物、生成物、質量守恒定律及其反應條件可以書寫反應的化學方程式；
B裝置連同固體質量減輕4.8g，說明氧化銅中的4.8g氧元素和氫元素結合生成水，根據(jù)水的組成可以計算水的質量，水的質量即為則C裝置增加的質量；
【反思】
C裝置中的堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
干燥管有較大的體積，可以防止液體倒吸．

解答 解：（1）根據(jù)碳酸鈉與稀鹽酸和氯化鈣的混合溶液的反應原理，向混合溶液中逐滴滴入Na₂CO₃溶液至過量．剛開始時，碳酸鈉與稀鹽酸反應生成氣體；溶液中應先冒氣泡，而不是先產生沉淀．發(fā)生的反應是：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；所以，圖中縱坐標（y）應該表示生成的沉淀質量；當鹽酸完全反應后，反應進行到A點，此時溶液的溶質是NaCl、CaCl₂；再加入的碳酸鈉能與氯化鈣反應生成了碳酸鈣沉淀，所以，AB段發(fā)生的反應是：CaCl₂+Na₂CO₃=CaC0₃↓+2NaCl．
（2）由題意可知可知，小氣球脹大是由于錐形瓶中的壓強增大產生的：
①置換反應置換反應是單質和化合物生成單質和化合物的反應，鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，會使壓強增大，所以，反應的方程式：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；
②化合反應，氧化鈣能與水化合生成氫氧化鈣，放出大量的熱，能使錐形瓶中的壓強增大．所以，反應的方程式是：CaO+H₂O=Ca（OH）₂．
（3）【討論】①猜想一肯定不正確，理由是CO₂無刺激性氣味．
②因Na₂CO₃溶液呈堿性，故有NH₃產生．
故填：堿．
【探究】
①實驗后，取少量A中固體，加入稀鹽酸，觀察到有氣泡產生，說明固體中含有碳酸鈉，進一步證明其中含CO₂．
故填：有氣泡產生．
②B中觀察到黑色固體變?yōu)榧t色，證明氣體中含有NH₃．
故填：黑色固體變?yōu)榧t色．
③（NH₄）₂SO₄和Na₂CO₃兩種溶液發(fā)生反應生成硫酸鈉、水、二氧化碳和氨氣，反應的方程式為：（NH₄）₂SO₄+Na₂CO₃═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑+2NH₃↑．
故填：（NH₄）₂SO₄+Na₂CO₃═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑+2NH₃↑．
（4）設生成水的質量為x，
若B裝置連同固體質量減輕4.8g，說明有4.8g氧元素和氫元素結合生成了水，
x×$\frac{16}{18}$×100%=4.8g，
x=5.4g．
故填：5.4g．
則C裝置增加的質量為 5.4g；
【反思】
（1）實驗測得裝置C增加的質量大于理論值，可能的原因是裝置C吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳．
故填：裝置C吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳．
（2）干燥管的作用是防止液體倒吸．
故答案為：
（1）生成沉淀的質量；CaCl₂+Na₂CO₃=CaC0₃↓+2NaCl；A點溶質是NaCl、CaCl₂；
（2）①Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；②CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
（3）【討論】①CO₂無刺激性氣味；②堿；
【探究】①有氣泡產生；
②黑色固體變?yōu)榧t色；
③（NH₄）₂SO₄+Na₂CO₃═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑+2NH₃↑．
④5.4g；
【反思】
（1）裝置C吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳；
（2）B．

點評 此類題的綜合性較強，難度稍大．在解此類題時，要根據(jù)物質的性質、反應的原理，分析現(xiàn)象、判斷物質、寫出有關的方程式等．實驗現(xiàn)象是物質之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．