在发明电解法以前,人们常用贝壳(主要成分是碳酸钙,杂质不参加反应且不溶于水)和纯碱为原料制取烧碱。某小组同学按下图所示流程进行实验,请你参与探究并回答相关问题。

在发明电解法以前,人们常用贝壳(主要成分是碳酸钙,杂质不参加反应且不溶于水)和纯碱为原料制取烧碱。某小组同学按下图所示流程进行实验,请你参与探究并回答相关问题。

题型:不详难度:来源:
在发明电解法以前,人们常用贝壳(主要成分是碳酸钙,杂质不参加反应且不溶于水)和纯碱为原料制取烧碱。某小组同学按下图所示流程进行实验,请你参与探究并回答相关问题。


(1)反应1的化学方程式是    
(2)反应3的化学方程式是              
(3)操作I中用到的玻璃仪器有烧杯、    、玻璃棒;
(4)溶液蒸发结晶得到固体C的过程中,常用玻璃棒搅拌,其目的是    
【问题与发现】 该小组同学所得固体C一定是纯净的NaOH吗?
【猜想与假设】 根据反应原理,甲、乙、丙三位同学提出以下猜想:
甲:纯净的NaOH
乙:NaOH和Na2CO3的混合物
丙:NaOH和    的混合物
【探究与验证】 甲、乙、丙三位同学分别设计下列方案,对自己的猜想进行验证。实验操作、现象和结论如下表,请参与他们的探究并完成所缺内容。
【反思与评价】 同学们认真研究实验流程,讨论后一致认为乙、丙两同学的方案、现象和推理均正确,请你根据实验流程对甲同学设计方案进行评价:   
答案
(1)CaCO3CaO+CO2↑   (2)Ca(OH)2+ Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
(3)漏斗;(4)关键词:防止液滴飞溅; 氢氧化钙
(5)稀盐酸;(6)溶液中生成白色沉淀;
(7)关键词: 结论不准确, 未能考虑碳酸钠溶液也呈碱性。
解析

试题分析:(1)根据图示可知,反应1是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳,故反应的化学方程式是CaCO3CaO+CO2↑。
(2)根据图示可知,反应1生成的固体氧化钙,在加入水后,反应生成氢氧化钙(反应2),而氢氧化钙能与碳酸钠反应,生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠(反应3),故反应的化学方程式是Ca(OH)2+ Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH。
(3)操作I是将固体B和溶液分离,而将不溶水的固体物质与液体分离的方法是过滤,过滤用到的玻璃仪器有:烧杯、漏斗、玻璃棒。
(4)溶液蒸发结晶得到固体C的过程中,常用玻璃棒搅拌,目的是防止液体受热不均匀,造成液滴飞溅。
【猜想与假设】由于氢氧化钙与碳酸钠的反应,不一定是恰好完全反应,故反应物可能会有剩余,所以所得溶液C中除了反应生成的氢氧化钠之外,还可能含有氢氧化钙或碳酸钠。
【探究与验证】由于乙的猜想是氢氧化钠与碳酸钠,其中碳酸钠能与酸反应生成二氧化碳气体,则根据乙操作所出现的现象和结论可知,乙加入的是稀盐酸或稀硫酸;
由于丙的猜想是氢氧化钠与氢氧化钙的混合物,由于猜想成立,即说明一定含有氢氧化钙,故向其中滴加碳酸钠溶液,二者反应会生成白色沉淀(碳酸钙)。
【反思与评价】甲的设计方案不严密,在实验过程中,纯碱溶液与氢氧化钙不一定恰好完全反应,而不论剩余纯碱溶液,还是氢氧化钙溶液,均能显碱性,故无论哪种物质过量,滴加酚酞均会变红,故不能据溶液变红确定只有氢氧化钠。
点评:本题是一道结合实验流程图探究烧碱制备的探究题,考查了学生依据相关知识分析、解决问题的能力,对于验证型实验探究,要熟记物质的性质或变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等。
举一反三
某校化学兴趣小组参观碱式碳酸镁的生产后,知道了以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O]的主要流程如下:


【问题讨论】
(1)上述流程中滤液的主要溶质(写化学式)              ,检验其中阳离子要用的试剂有(填序号)       
A. 氧化钙   B. 稀盐酸   C. 紫色石蕊试液  D. 硫酸钠溶液
(2)上述流程中NH3被循环使用,流程中生成NH3的化学方程式为           
(3)流程中“加热” 这一环节每生成l个分子xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O需消耗氨的分子数为         (用代数式)。
(4)判断碱式碳酸镁是否洗涤干净,可以采取向最后的洗出液中滴加(填序号)    ,然后观察现象判断。
A. 盐酸和氯化钡的混合液   B. 硝酸和硝酸银的混合液   C.碳酸钠溶液  D.稀盐酸
【组成探究一】
(5)已知高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO,用下列装置设计实验测定碱式碳酸镁的组成,装置连接从左到右依次为A→        →D。

(6)取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g、CO21.76g,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式为                。(2分)。
计算过程(3分)
【组成探究二】
(7)有同学对用盐酸有异议,认为用硫酸更好。你的看法是(填序号)        
A.同意    B. 不同意     C. 不确定
你的理由是                                      
(8)称得的溶液质量为          g  [提示:可用⑹中数据]
【组成探究三】
更为精确的测量碱式碳酸镁受热分解过程中时间与剩余固体质量,作出如下的坐标图
(9)试回答

①加热时,该晶体开始发生化学变化的时刻是        (填“t1”、“t3”或“t5”)。
②t4~t5时间段固体为(写化学式)     和MgO的混和物。
③t2~t3时间段固体的化学式为(用含x、y的化学式也算对)           
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如右图所示,在250mL干燥的圆底烧瓶中,充满CO2气体,并用带尖嘴导管的单孔塞塞紧(导管另一端的橡胶管事先用夹子夹紧)。实验开始时,先将注射器中的浓氢氧化钠溶液推入到烧瓶中,一段时间后,打开夹子,会观察到的现象有(1)              ,用理化知识解释产生上述现象的原因是(2)                    
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实验室有三瓶不同种类失去标签的盐溶液,均为初中常见的化学物质,分别是碳酸钾溶液、硫酸钠溶液和一种含有钡离子的未知溶液。

【提出问题】如何鉴别出三种溶液?
【实验探究】小松同学:取1号样品溶液少许,加入到一支试管中,向其中滴加适量稀盐酸溶液,没有观察到明显现象,他又继续滴加少量硝酸钡溶液,观察到有白色沉淀产生。他认为1号溶液中的溶质一定不是碳酸钾,一定是硫酸钠。
【反思与评价】请你评价小松同学的实验结论(1)                              
【实验探究】小北同学:取少量三种样品溶液分别加入到三支试管中,先向各试管中滴加几滴硝酸银溶液,其中2号、3号试管中出现白色沉淀,再加足量稀硝酸,2号试管中出现了(2)     现象,说明2号溶液是碳酸钾溶液,3号试管中沉淀无变化。
【表达与交流】同学们经过讨论后认为,最简单的方法是只需要分别滴加一种试剂(3)   (填物质化学式)就能将三种溶液鉴别出来。请将三种溶液溶质的化学式分别标在试剂瓶的标签中:(4)。
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小敏同学按以下步骤对她所用的牙膏进行探究:

【资料】牙膏中常用氢氧化铝、碳酸钙等物质作摩擦剂。
请回答:
⑴操作A是                   
⑵从探究过程来看,你认为牙膏显               性。
⑶你认为用作牙膏摩擦剂的物质应具备什么特点呢?(回答一条即可)              
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某学生做了一个有趣的实验,所用化学试剂有纯碱、稀盐酸、浓的烧碱溶液,仪器有试管、单孔橡皮塞、导管、矿泉水瓶、注射器等。
第一步:用矿泉水瓶收集满一种气体,该气体为                   
第二步:向矿泉水瓶内注射一种试剂,振荡后矿泉水瓶变瘪了,所用试剂为         
第三步:再向矿泉水瓶内注射一种试剂,振荡后矿泉水瓶又鼓了起来,所用试剂为       。写出第二步相关的化学方程式                                              
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