2. (2024·南通)学习小组配制一定溶质质量分数的$NaHCO_{3}$溶液并探究其性质。
Ⅰ. 配制一定溶质质量分数的$NaHCO_{3}$溶液。
(1)称量时,用
(2)溶解时,需量取$15.0mL$的水,当量筒中已有$14.6mL$水时,后续加水使用的仪器为
(3)配制过程中,玻璃棒的作用是
A. 搅拌
B. 引流
C. 蘸取
Ⅱ. 探究$NaHCO_{3}$溶液的性质。
(4)取少量$NaHCO_{3}$溶液,向其中滴入无色酚酞溶液后显
(5)取三份$NaHCO_{3}$溶液,向其中分别滴入$CaCl_{2}$溶液,试剂用量、浓度及现象如下:

①“实验3”生成的白色沉淀为$CaCO_{3}$,无色气体为$CO_{2}$,此外还生成$NaCl$和$H_{2}O$,“实验3”中反应的化学方程式为
②“实验2、3”中发生的化学反应相同,从气体溶解度的角度分析,“实验2”中没有观察到$CO_{2}$逸出的原因是
③三组实验研究表明:$1mL\ 0.8\%$的$NaHCO_{3}$溶液与$CaCl_{2}$溶液混合后,能否观察到明显现象与
④已知:向$1mL\ 0.8\%$的$Na_{2}CO_{3}$溶液中滴入$1$滴$0.1\%$的$CaCl_{2}$溶液,有白色沉淀生成。设计实验鉴别浓度均为$0.8\%$的$Na_{2}CO_{3}$溶液和$NaHCO_{3}$溶液。简述实验方案(包括操作、现象和结论):
Ⅰ. 配制一定溶质质量分数的$NaHCO_{3}$溶液。
(1)称量时,用
药匙
(填“镊子”或“药匙”)从试剂瓶中取出$NaHCO_{3}$粉末。(2)溶解时,需量取$15.0mL$的水,当量筒中已有$14.6mL$水时,后续加水使用的仪器为
C
(填字母)。(3)配制过程中,玻璃棒的作用是
A
。A. 搅拌
B. 引流
C. 蘸取
Ⅱ. 探究$NaHCO_{3}$溶液的性质。
(4)取少量$NaHCO_{3}$溶液,向其中滴入无色酚酞溶液后显
红
色,说明$NaHCO_{3}$溶液呈碱性。(5)取三份$NaHCO_{3}$溶液,向其中分别滴入$CaCl_{2}$溶液,试剂用量、浓度及现象如下:
①“实验3”生成的白色沉淀为$CaCO_{3}$,无色气体为$CO_{2}$,此外还生成$NaCl$和$H_{2}O$,“实验3”中反应的化学方程式为
$2\mathrm{NaHCO}_3+ \mathrm{CaCl}_2\longrightarrow \mathrm{CaCO}_3\downarrow+2\mathrm{NaCl}+\mathrm{CO}_2\uparrow+\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
。②“实验2、3”中发生的化学反应相同,从气体溶解度的角度分析,“实验2”中没有观察到$CO_{2}$逸出的原因是
产生的$\mathrm{CO}_2$很少,全部溶解在溶液中(或溶液中$\mathrm{CO}_2$未达到饱和等合理答案均可)
。③三组实验研究表明:$1mL\ 0.8\%$的$NaHCO_{3}$溶液与$CaCl_{2}$溶液混合后,能否观察到明显现象与
$\mathrm{CaCl}_2$溶液的浓度
有关。④已知:向$1mL\ 0.8\%$的$Na_{2}CO_{3}$溶液中滴入$1$滴$0.1\%$的$CaCl_{2}$溶液,有白色沉淀生成。设计实验鉴别浓度均为$0.8\%$的$Na_{2}CO_{3}$溶液和$NaHCO_{3}$溶液。简述实验方案(包括操作、现象和结论):
分别取$1\ \mathrm{mL}\ 0.8\%$的$\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3$溶液和$\mathrm{NaHCO}_3$溶液,向其中各加入$1$滴$0.1\%$的$\mathrm{CaCl}_2$溶液,有白色沉淀产生的是$\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3$溶液,无白色沉淀产生的是$\mathrm{NaHCO}_3$溶液
(实验中必须使用的试剂:$0.1\%$的$CaCl_{2}$溶液)。答案
2.(1)药匙(2)C(3)A(4)红(5)①$2\mathrm{NaHCO}_3+ \mathrm{CaCl}_2\longrightarrow \mathrm{CaCO}_3\downarrow+2\mathrm{NaCl}+\mathrm{CO}_2\uparrow+\mathrm{H}_2\mathrm{O}$②产生的$\mathrm{CO}_2$很少,全部溶解在溶液中(或溶液中$\mathrm{CO}_2$未达到饱和等合理答案均可)③$\mathrm{CaCl}_2$溶液的浓度④分别取$1\ \mathrm{mL}\ 0.8\%$的$\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3$溶液和$\mathrm{NaHCO}_3$溶液,向其中各加入$1$滴$0.1\%$的$\mathrm{CaCl}_2$溶液,有白色沉淀产生的是$\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3$溶液,无白色沉淀产生的是$\mathrm{NaHCO}_3$溶液
3. 熟石灰$[Ca(OH)_{2}]$是一种常见的碱,在工业生产中具有重要的用途。
【性质回顾】
(1)向澄清石灰水中滴加酚酞溶液,观察到溶液变红,说明石灰水中含有
(2)实验室里盛放石灰水的试剂瓶内壁上常有一层白色固体。用盐酸除去白色固体时产生了气泡,发生反应的化学方程式为
【进行实验】
某学习小组为验证$Ca(OH)_{2}$溶液、$NaOH$溶液均能吸收$CO_{2}$,设计如图Ⅰ装置进行实验。通常状况下,$1$体积的水约能溶解$1$体积$CO_{2}$。

(3)各量取$50mL$上述溶液分别放入甲、乙中,关闭活塞$K$,通入约$500mL\ CO_{2}$,甲、乙均无明显现象。乙中盛放的是
(4)打开活塞$K$,继续通入$CO_{2}$,该操作的目的是
【提出问题】
相同浓度的$Ca(OH)_{2}$溶液、$NaOH$溶液,哪种吸收$CO_{2}$的效果更好?
【查阅资料】
①向$Ca(OH)_{2}$溶液、$NaOH$溶液中分别通入过量$CO_{2}$,均会发生两步反应。第一步:生成$CaCO_{3}$、$Na_{2}CO_{3}$;第二步:生成可溶于水的$Ca(HCO_{3})_{2}$、$NaHCO_{3}$,反应原理为$CaCO_{3}+H_{2}O+CO_{2}=Ca(HCO_{3})_{2}$、$Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+CO_{2}=2NaHCO_{3}$。
②在反应体系中,反应物的浓度和状态会影响反应进行的程度。
【继续实验】
实验装置如图Ⅱ,两只注射器内盛放的溶液体积相同、密度近似相同。实验开始后,迅速将注射器内的全部液体同时注入烧瓶,稍后振荡。$A$、$B$烧瓶中压强变化曲线如图Ⅲ:


【实验结论】
(5)由压强变化曲线可知,相同条件下两种溶液吸收$CO_{2}$效果较好的是
【应用拓展】工业上常用石灰乳$[Ca(OH)_{2}$悬浊液$]$吸收废气中的二氧化硫,以减少对大气的污染。其原理为将含有二氧化硫的废气通入石灰乳中,生成难溶的亚硫酸钙$(CaSO_{3})$,再通入氧气,将亚硫酸钙氧化为硫酸钙$(CaSO_{4})$。
(6)二氧化硫与石灰乳反应生成亚硫酸钙的化学方程式为
(7)亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙的过程中,化合价降低的元素是
【知识联动】
$CaCO_{3}$转化关系图

【性质回顾】
(1)向澄清石灰水中滴加酚酞溶液,观察到溶液变红,说明石灰水中含有
$\mathrm{OH}^-$
(填离子符号),继续向溶液中逐滴加入盐酸至过量,其现象是溶液由红色变成无色
。(2)实验室里盛放石灰水的试剂瓶内壁上常有一层白色固体。用盐酸除去白色固体时产生了气泡,发生反应的化学方程式为
$\mathrm{CaCO}_3+2\mathrm{HCl}\longrightarrow\mathrm{CaCl}_2+\mathrm{H}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}_2\uparrow$
。【进行实验】
某学习小组为验证$Ca(OH)_{2}$溶液、$NaOH$溶液均能吸收$CO_{2}$,设计如图Ⅰ装置进行实验。通常状况下,$1$体积的水约能溶解$1$体积$CO_{2}$。
(3)各量取$50mL$上述溶液分别放入甲、乙中,关闭活塞$K$,通入约$500mL\ CO_{2}$,甲、乙均无明显现象。乙中盛放的是
氢氧化钙[或$\mathrm{Ca(OH)}_2$]
溶液。(4)打开活塞$K$,继续通入$CO_{2}$,该操作的目的是
证明二氧化碳能被氢氧化钙吸收且与氢氧化钙反应生成白色沉淀,也证明关闭活塞$\mathrm{K}$时,二氧化碳先被氢氧化钠溶液吸收,且无二氧化碳排出
。【提出问题】
相同浓度的$Ca(OH)_{2}$溶液、$NaOH$溶液,哪种吸收$CO_{2}$的效果更好?
【查阅资料】
①向$Ca(OH)_{2}$溶液、$NaOH$溶液中分别通入过量$CO_{2}$,均会发生两步反应。第一步:生成$CaCO_{3}$、$Na_{2}CO_{3}$;第二步:生成可溶于水的$Ca(HCO_{3})_{2}$、$NaHCO_{3}$,反应原理为$CaCO_{3}+H_{2}O+CO_{2}=Ca(HCO_{3})_{2}$、$Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+CO_{2}=2NaHCO_{3}$。
②在反应体系中,反应物的浓度和状态会影响反应进行的程度。
【继续实验】
实验装置如图Ⅱ,两只注射器内盛放的溶液体积相同、密度近似相同。实验开始后,迅速将注射器内的全部液体同时注入烧瓶,稍后振荡。$A$、$B$烧瓶中压强变化曲线如图Ⅲ:
【实验结论】
(5)由压强变化曲线可知,相同条件下两种溶液吸收$CO_{2}$效果较好的是
氢氧化钠
溶液,原因是$\mathrm{NaOH}$与$\mathrm{CO}_2$第一步反应生成的$\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3$易溶于水,吸收$\mathrm{CO}_2$的效果好
。【应用拓展】工业上常用石灰乳$[Ca(OH)_{2}$悬浊液$]$吸收废气中的二氧化硫,以减少对大气的污染。其原理为将含有二氧化硫的废气通入石灰乳中,生成难溶的亚硫酸钙$(CaSO_{3})$,再通入氧气,将亚硫酸钙氧化为硫酸钙$(CaSO_{4})$。
(6)二氧化硫与石灰乳反应生成亚硫酸钙的化学方程式为
$\mathrm{SO}_2+\mathrm{Ca(OH)}_2\longrightarrow\mathrm{CaSO}_3+\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
。(7)亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙的过程中,化合价降低的元素是
氧元素(或O)
。【知识联动】
$CaCO_{3}$转化关系图
答案
3.(1)$\mathrm{OH}^-$溶液由红色变成无色(2)$\mathrm{CaCO}_3+2\mathrm{HCl}\longrightarrow\mathrm{CaCl}_2+\mathrm{H}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}_2\uparrow$(3)氢氧化钙[或$\mathrm{Ca(OH)}_2$](4)证明二氧化碳能被氢氧化钙吸收且与氢氧化钙反应生成白色沉淀,也证明关闭活塞$\mathrm{K}$时,二氧化碳先被氢氧化钠溶液吸收,且无二氧化碳排出(5)氢氧化钠$\mathrm{NaOH}$与$\mathrm{CO}_2$第一步反应生成的$\mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3$易溶于水,吸收$\mathrm{CO}_2$的效果好(6)$\mathrm{SO}_2+\mathrm{Ca(OH)}_2\longrightarrow\mathrm{CaSO}_3+\mathrm{H}_2\mathrm{O}$(7)氧元素(或O)解析:(1)无色酚酞溶液遇碱性溶液时,碱性溶液中的氢氧根会使酚酞溶液变成红色,
澄清石灰水(即氢氧化钙溶液)是碱性溶液,所以酚酞溶液变红是因为石灰水中有氢氧根,继续向溶液中逐滴加入盐酸至过量,则盐酸会与氢氧化钙发生中和反应,氢氧根会逐渐减少,溶液由红色逐渐变成无色,盐酸过量时,溶液呈酸性,无色酚酞溶液遇酸性溶液不变色,所以最终溶液仍为无色。(2)实验室里盛放石灰水的试剂瓶内壁上常有一层白色固体,这层白色固体中含有氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成的碳酸钙,用盐酸除去白色固体时产生了气泡,发生的反应是碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为$\mathrm{CaCO}_3+2\mathrm{HCl}\longrightarrow\mathrm{CaCl}_2+\mathrm{H}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}_2\uparrow$。(3)溶液分别放人甲、乙中,关闭活塞$\mathrm{K}$,通入约$500\ \mathrm{mL}\ \mathrm{CO}_2$,甲、乙均无明显现象。乙中盛放的是氢氧化钙溶液,因为若甲中盛放氢氧化钙溶液,则一通入二氧化碳,溶液就会变浑浊。(4)打开活塞$\mathrm{K}$,继续通入二氧化碳,则二氧化碳会直接进入乙中,乙中溶液会出现浑浊,说明二氧化碳能被氢氧化钙吸收,且会发生反应生成白色沉淀,也能证明开始关闭活塞$\mathrm{K}$时,二氧化碳先进入氢氧化钠溶液且被氢氧化钠溶液完全吸收,无二氧化碳排出,所以乙中溶液才不会变浑浊。
(7)亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙的过程中,根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零可知:亚硫酸钙中硫元素显$+4$价,硫酸钙中硫元素显$+6$价,硫元素的化合价是升高的,氧气是单质,其中的氧元素显$0$价,硫酸钙中氧元素显$-2$价,所以化合价降低的元素是氧元素。
澄清石灰水(即氢氧化钙溶液)是碱性溶液,所以酚酞溶液变红是因为石灰水中有氢氧根,继续向溶液中逐滴加入盐酸至过量,则盐酸会与氢氧化钙发生中和反应,氢氧根会逐渐减少,溶液由红色逐渐变成无色,盐酸过量时,溶液呈酸性,无色酚酞溶液遇酸性溶液不变色,所以最终溶液仍为无色。(2)实验室里盛放石灰水的试剂瓶内壁上常有一层白色固体,这层白色固体中含有氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成的碳酸钙,用盐酸除去白色固体时产生了气泡,发生的反应是碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的化学方程式为$\mathrm{CaCO}_3+2\mathrm{HCl}\longrightarrow\mathrm{CaCl}_2+\mathrm{H}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}_2\uparrow$。(3)溶液分别放人甲、乙中,关闭活塞$\mathrm{K}$,通入约$500\ \mathrm{mL}\ \mathrm{CO}_2$,甲、乙均无明显现象。乙中盛放的是氢氧化钙溶液,因为若甲中盛放氢氧化钙溶液,则一通入二氧化碳,溶液就会变浑浊。(4)打开活塞$\mathrm{K}$,继续通入二氧化碳,则二氧化碳会直接进入乙中,乙中溶液会出现浑浊,说明二氧化碳能被氢氧化钙吸收,且会发生反应生成白色沉淀,也能证明开始关闭活塞$\mathrm{K}$时,二氧化碳先进入氢氧化钠溶液且被氢氧化钠溶液完全吸收,无二氧化碳排出,所以乙中溶液才不会变浑浊。
(7)亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙的过程中,根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零可知:亚硫酸钙中硫元素显$+4$价,硫酸钙中硫元素显$+6$价,硫元素的化合价是升高的,氧气是单质,其中的氧元素显$0$价,硫酸钙中氧元素显$-2$价,所以化合价降低的元素是氧元素。
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