Question

二氧化碳是一種奇妙的氣體，某校化學興趣小組在老師指導下，進行了《實驗室二氧化碳的制取及其性質》實驗，請你幫助回答下列問題．
（1）在大試管中加入5粒石灰石、傾倒約試管體積三分之一的稀鹽酸（1：1），取一支中試管用排空氣法收集CO₂，驗滿，另一支中試管用排水法收集CO₂，集滿．發(fā)現

 

先收集滿．該操作過程中合理的排列順序是（選填序號）

 

．
①檢驗裝置的氣密性                    ②待有連續(xù)穩(wěn)定氣泡再排水集氣
③將水槽中待收集氣體的小試管注滿水    ④旋緊連有導管的單孔膠塞
⑤向大試管內5粒石灰石再倒入三分之一的鹽酸（1：1）
（2）實驗時用大試管與帶導管的單孔膠塞制取二氧化碳氣體，

 

 

說明該裝置氣密性良好，制取該氣體發(fā)生的化學方程式是

 

．此裝置還可以制取

 

氣體，制氣反應的化學方程式是

 

，從反應物的狀態(tài)和反應條件說明為什么可用制二氧化碳的裝置制該氣體

 

．
（3）用試管進行排水法收集二氧化碳氣體時，主要出現了如圖示所示的4種操作，其中合理的是（此小題為不定項選擇填空，多選，錯選不給分）

 

．

（4）小剛在做完實驗后，準備將反應后的廢液倒進廢液缸時，發(fā)現實驗桌上有一瓶未知質量分數的Na₂CO₃溶液，他決定利用該廢液，測定Na₂CO₃溶液中溶質的質量分數．他將廢液過濾，然后向廢液中慢慢滴加Na₂CO₃溶液，加入Na₂CO₃溶液的質量與生成沉淀質量的關系如圖所示．

分析1：在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發(fā)現沉淀生成，說明濾液中的溶質除含有CaCl₂外，還含有的微粒是

 

；若不用指示劑，向該“混合液”中加入

 

可變成主要含氯化鈣的中性溶液．
分析2：所滴加的Na₂CO₃溶液中溶質的質量分數是

 

．（計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（1）根據二氧化碳能溶于水且能與水反應生成碳酸，進行分析解答；
根據實驗室制取二氧化碳的具體操作步驟和注意事項分別是：連→查（檢查裝置的氣密性）→加（加入固體藥品）→倒（倒入液體藥品；注意長頸漏斗的下端要浸在液面下）→收集，進行解答；
（2）根據裝置的氣密性的檢查方法，進行解答；
根據化學方程式的書寫步驟：寫配注等，寫出反應方程式；依據氣體制取的反應原理進行解答；
（3）根據收集方法排水法及彎管伸入試管內的注意事項：伸入試管內的彎管不易太長，否則收集不滿試管；
（4）在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發(fā)現沉淀生成，說明碳酸鈉并沒有和氯化鈣反應，濾液中的溶質除含有CaCl₂外，還含有鹽酸，由圖意，Na₂CO₃溶液與氯化鈣溶液全部反應，生成5 g碳酸鈣沉淀，要計算碳酸鈉溶液中溶質的質量分數，可根據生成沉淀的質量為5g，求出碳酸鈉的質量，而這些碳酸鈉是20g碳酸鈉溶液中的碳酸鈉的質量，就不難求出質量分數了．

解答：解：（1）根據二氧化碳能溶于水且能與水反應生成碳酸，因此排空氣法先集滿；
根據實驗室制取二氧化碳的具體操作步驟和注意事項可得，操作過程中合理的排列順序是：①③⑤④②（或③①⑤④②）；
（2）根據裝置的氣密性的檢查方法：先將大試管與帶導管的單孔膠塞連接，再將導管末端浸入水中，然后用手捂住試管一會兒，導管口有氣泡，放手后導管內倒吸入一段水柱；
根據化學方程式的書寫步驟：寫配注等，制取二氧化碳反應方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑； 
依據氣體制取的反應原理該發(fā)生裝置還可制取氧氣，反應方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
原因為：該反應為固體和液體不需加熱的反應，與制二氧化碳的反應狀態(tài)和條件相同，故可用制二氧化碳的裝置（其他合理解答均可）；
（3）根據收集方法排水法及彎管伸入試管內的注意事項：伸入試管內的彎管不易太長，否則收集不滿試管；
故選AC；
（4）分析1：在加入Na₂CO₃溶液的過程中，開始時沒有發(fā)現沉淀生成，說明碳酸鈉并沒有和氯化鈣反應，濾液中的溶質除含有CaCl₂外，還含有鹽酸，含有的微粒是：H⁺、Cl^-、H₂O；
向該“混合液”中加入 碳酸鈣固體可變成主要含氯化鈣的中性溶液；
分析2：分析圖意，Na₂CO₃溶液與氯化鈣溶液全部反應，生成5 g碳酸鈣沉淀
  設：20gNa₂CO₃溶液中溶質的質量為x
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl 
106          100
x             5g
 

106

100

=

x

5

X═5.3g  
該Na₂CO₃溶液中溶質的質量分數為

5.3g

25g-5g

×100%=26.5%；
故答案為：
（1）①③⑤④②（或③①⑤④②）
（2）先將大試管與帶導管的單孔膠塞連接，再將導管末端浸入水中，然后用手捂住試管一會兒，導管口有氣泡，放手后導管內倒吸入一段水柱；
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑； 氧氣；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
該反應為固體和液體不需加熱的反應，與制二氧化碳的反應狀態(tài)和條件相同，故可用制二氧化碳的裝置（其他合理解答均可）
（3）AC
（4）分析1：H⁺、Cl^-  H₂O； 碳酸鈣固體；
     分析2：26.5%．

點評：本題考查學生對制取氣體的反應原理、收集方法的理解與掌握；根據反應的化學方程式能表示反應中各物質的質量關系，由反應中某物質的質量可計算出反應中其它物質的質量．