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專項突破(三)　實驗原理分析之二氧化碳和氫氧化鈉反應的探究 1．某同學在探究CO2和NaOH是否發(fā)生反應時，設計出如圖Z3－1所示的三種裝置進行實驗，請回答問題： 圖Z3－1 (1)寫出圖中標有字母的儀器名稱：a__________；b____________。 (2)以上三個實驗中，B、C兩個實驗有明顯現(xiàn)象，請你記錄該同學所觀察到的實驗現(xiàn)象： 實驗B：________________________________________________________________________； 實驗C：________________________________________________________________________。 (3)實驗A因選用的儀器不當導致未能觀察到明顯現(xiàn)象，請你尋找一種物品替代該裝置中的燒瓶，使實驗獲得成功，你將選用的物品是__________。 (4)請你進一步設計實驗來檢驗CO2和NaOH溶液反應生成了Na2CO3，實驗方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 2．[xx石景山一模] 實驗小組同學用完全相同的4個充滿二氧化碳的軟塑料瓶驗證二氧化碳的化學性質。 已知：通常狀況下，1體積的水約能溶解1體積二氧化碳。 實驗 操作 現(xiàn)象 1 向瓶①內倒入體積水，迅速擰緊瓶蓋，振蕩 瓶子均變癟，變癟程度依次為①＜②＜④＜③ 2 向瓶②內倒入體積飽和石灰水，迅速擰緊瓶蓋，振蕩 3 向瓶③內倒入體積5%氫氧化鈉溶液，迅速擰緊瓶蓋，振蕩 4 向瓶④內倒入體積氫氧化鈉固體，迅速擰緊瓶蓋，振蕩 (1)實驗一中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________；實驗二中發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________。 (2)上述4個實驗中，驗證了CO2能與NaOH反應的實驗有__________________(填序號)。 (3)請判斷實驗1能否證明二氧化碳與水反應？并說明理由_________________________________________。 3．[xx門頭溝一模] 利用如圖Z3－2裝置驗證二氧化碳的部分性質，進行如下實驗(甲、乙試劑瓶的體積均為 250 mL)。 圖Z3－2 實驗一：若乙中盛有用紫色石蕊溶液染成的干燥的紙花，關閉K1，打開K2，通入潮濕的CO2氣體，紫色紙花不變色，則甲中所盛試劑可能是________________________。關閉K2，打開K1，通入潮濕的CO2氣體，紫色紙花變紅，用化學方程式解釋紙花變紅的原因：________________________________________________________________________。 實驗二：若甲中盛有100 mL NaOH溶液，乙中盛有100 mL Ca(OH)2溶液。驗證二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應。 資料：通常狀況下，1體積的水約能溶解1體積二氧化碳。 (1)甲中發(fā)生反應的化學方程式為______________________________________。 (2)你設計的實驗方案是______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 4．[xx延慶一模] 如圖Z3－3是某研究性學習小組進行CO2與NaOH溶液反應的探究實驗裝置。 [查閱資料] 水的沸點與氣體壓強有關，氣體壓強小，沸點低；氣體壓強大，沸點高。 [實驗探究] 實驗步驟如下： 步驟①：如圖所示，錐形瓶A盛滿CO2氣體，錐形瓶B盛有96 ℃以上但未沸騰的熱水，燒杯中加入同樣溫度的熱水(起保持錐形瓶B中水溫恒定的作用)； 步驟②：取2支注射器，一支抽取20 mL水，另一支抽取20 mL濃NaOH溶液； 步驟③：將注射器中20 mL水注入錐形瓶A中，振蕩后觀察，錐形瓶B中的熱水沒有沸騰； 步驟④：取下盛水的注射器，再將盛20 mL濃NaOH溶液的注射器迅速連接到錐形瓶A上，注入該溶液并振蕩，觀察到明顯的現(xiàn)象。 圖Z3－3 (1)實驗開始前，依圖連接好裝置(錐形瓶A、B和燒杯均未盛裝物質)，將一支空注射器連接到錐形瓶A上，并將其活塞緩慢向上拉，幾秒后松手，觀察活塞是否復位，這個操作的目的是__________________________。 (2)錐形瓶A中CO2與NaOH溶液反應的化學方程式是__________________________________________。 (3)步驟④錐形瓶B中產生的明顯現(xiàn)象是________________；產生明顯現(xiàn)象的原因是__________________________。 5．化學興趣小組的同學們在課外活動中設計了以下實驗(如圖Z3－4所示)研究某混合氣體的組成。 圖Z3－4 　 圖Z3－5 (1)第一組：取三支試管，在其容積的二分之一處做標記。分別充滿氣體(甲為CO2，乙為A氣體，丙為CO2和A的混合氣體)后倒扣在NaOH溶液中。最終觀察到的實驗現(xiàn)象如圖Z3－4所示(壓強差忽略不計)。據(jù)此推測，氣體A的性質有______________________。 (2)第二組：同學們利用如圖Z3－5所示的裝置進行實驗。實驗步驟：關閉止水夾，向充滿丙氣體的集氣瓶中注入10 mL NaOH溶液(足量)，充分反應后，冷卻至室溫，打開止水夾。觀察到的實驗現(xiàn)象是______________________________________________________。實驗過程中發(fā)生反應的化學方程式為___________________________________________、________________________________________________。 6．[xx西城二模] 某化學小組同學用圖Z3－6所示的三套裝置進行二氧化碳性質的探究。 已知：15 ℃、101 kPa下，1體積水約能溶解1體積的二氧化碳。 圖Z3－6 (1)A和B中質地較軟的塑料瓶容積相等，裝置的氣密性良好，且充滿CO2。將A的瓶蓋打開，加入體積約為塑料瓶容積的蒸餾水，旋緊瓶蓋后充分振蕩；向B中也注入體積約為塑料瓶容積的蒸餾水，充分振蕩。 ①A中觀察到的實驗現(xiàn)象是____________。 ②B中塑料瓶無明顯變化，其原因是_________________________________________________。 (2)用傳感器測量C裝置中圓底燒瓶內壓強的變化。 ①某同學檢驗C裝置氣密性。圖Z3－7甲中圖像說明裝置氣密性良好，該同學進行的操作是__________________________________________。 ②在圓底燒瓶中充滿CO2，通過注射器向瓶中注入液體。圖乙是向C裝置中分別加入同體積水和氫氧化鈉溶液得到的氣壓變化圖像，其中表示氫氧化鈉與二氧化碳發(fā)生了化學反應的曲線是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 圖Z3－7 參考答案 1．(1)試管　燒杯 (2)燒瓶中的氣球逐漸鼓起 試管中的液面逐漸上升 (3)軟塑料瓶 (4)從燒杯(或燒瓶)中取少量液體于試管中，并向試管中滴加過量稀鹽酸 2．(1)CO2＋H2O===H2CO3　 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O (2)4；1和3；2和3 (3)不能；因為通常情況下，1體積水能溶解1體積二氧化碳，該實驗沒有證明有碳酸生成 [解析] (2)要想通過壓強變化驗證二氧化碳與氫氧化鈉的反應，首先要排除水的干擾，實驗4選擇氫氧化鈉固體與二氧化碳反應，排除水的干擾，可行；實驗1和實驗3，實驗2和實驗3，是兩組對比實驗，通過與同體積水反應，根據(jù)實驗中瓶子變癟程度不同，對比得出二氧化碳與氫氧化鈉及氫氧化鈣反應，也可行。(3)二氧化碳除了可以和水反應外，二氧化碳還能溶于水，僅憑瓶子變癟不能夠說明二氧化碳與水反應了。 3．實驗一：濃硫酸或濃氫氧化鈉溶液 CO2＋H2O===H2CO3 實驗二：(1)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O (2)先關閉K1，打開K2，往導管中緩緩通入遠遠高于100 mL的二氧化碳，若甲、乙試劑瓶均無明顯現(xiàn)象，打開K1，關閉K2，繼續(xù)往導管中通入二氧化碳，若觀察到乙試劑瓶中出現(xiàn)渾濁，則說明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生了反應 4．(1)檢查裝置氣密性 (2)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O (3)水沸騰　B中氣壓減小，水的沸點降低 [解析] (2)二氧化碳能與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水。(3)二氧化碳與氫氧化鈉反應，瓶內的氣體減少，壓強變小，水的沸點降低，故水會沸騰。 5．(1)不溶于水，也不與水或NaOH反應 (2)澄清石灰水倒吸入集氣瓶中約115 mL，集氣瓶中的液體變渾濁　 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O　 Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH [解析] (1)由于二氧化碳能被氫氧化鈉溶液全部吸收，所以第一支試管中的氣體為甲，都是二氧化碳氣體，才能充滿液體；第二支試管中沒有二氧化碳氣體，都是A氣體，液體沒有進入試管中，說明A氣體不溶于水，也不與水或氫氧化鈉反應；丙為二者的混合氣體，在第三支試管中，從液體上升到試管的一半可推知二氧化碳和A氣體的體積比為1∶1。(2)集氣瓶體積為250 mL，其中二氧化碳和A氣體各125 mL，因此最終集氣瓶中液體體積應為二氧化碳的體積，即125 mL，由于開始已向集氣瓶中注入10 mL的氫氧化鈉溶液，所以澄清石灰水倒吸入集氣瓶的體積約為115 mL。 6．(1)①塑料瓶變癟 ②1體積水約能溶解1體積的二氧化碳，瓶內氣體壓強保持不變 (2)①緩慢向外拉動注射器活塞一段距離，并保持活塞不動?、冖? [解析] (1)A中觀察到的實驗現(xiàn)象是：塑料瓶變癟；B中塑料瓶無明顯變化，其原因是：1體積水約能溶解1體積的二氧化碳，瓶內氣體壓強保持不變。(2)甲中圖像說明裝置氣密性良好，該學生進行的操作是：緩慢向外拉動注射器活塞一段距離，并保持活塞不動；表示氫氧化鈉與二氧化碳發(fā)生化學反應的曲線是Ⅱ，因為二氧化碳與氫氧化鈉反應后，壓強幾乎變?yōu)榱恪?