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(10分)某学习小组的同学在学习了Na2CO3、NaHCO3的性质后,了解到它们都能与盐酸反应产生CO2气体,那么如何鉴别Na2CO3和NaHCO3呢?带着这样的疑问,他们进行了下列探究:

【查阅资料】(1)Ca(HCO3)2可溶于水;

(2)NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水。

【猜    想】(1)甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

(2)乙同学认为可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应均有沉淀产生;又知道Ca(HCO3)2可溶于水,因此猜测澄清石灰水、CaCl2溶液分别与NaHCO3溶液混合不会产生沉淀,从而鉴别出两种溶液。

(3)丙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别。

【实验探究】(1)甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,各加入澄清石灰水,观察到两支试管中的现象相同,均产生了白色沉淀,实验结果与猜想不一致,即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

(2)乙同学将CaCl2溶液加入到分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,发现两支试管中也都产生了白色沉淀,实验结果出乎意料,但根据观察到的其他实验现象,他认为仍可用CaCl2

液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

(3)丙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热(如图所示):

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① 加热Na2CO3时,开始即见小试管中有少量气泡产生,继续加热,气泡逐渐减少,未见澄清石灰水变浑浊,

② 加热NaHCO3时,丙同学观察到实验现象与①不同,证实了自己的猜想是合理的。

【问题讨论】(1)小组同学对上述实验展开了讨论,对甲同学的两个实验进行了比较,并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因(如图1、图2)。请写出Na2CO3与澄清石灰水发生反应的化学方程式                                         ;写出NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子:                

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图1:澄清石灰水与Na2CO3溶液反应         

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图2澄清石灰水与NaHCO3溶液反应

(2)乙同学的两个实验中,大家对CaCl2与Na2CO3溶液的反应比较熟悉,而对CaCl2与NaHCO3溶液混合产生的现象难以理解,同学们又进一步查阅了资料,了解到CaCl2与NaHCO3溶液可发生如下反应:CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,因而同学们知道了乙同学是通过观察到                现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的。

至于CaCl2与NaHCO3溶液为什么能发生上述反应,老师指出其反应原理较复杂,有待于今后学习中进一步探究。

(3)丙同学在加热Na2CO3固体时,开始产生少量气泡的原因是              ;根据你分析:Na2CO3受热        分解(填“易”或“不易”)。在加热NaHCO3固体时,丙同学观察到的实验现象是                   (任写一种)。

【拓展应用】(1)固体Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通过                 方法除去。

(2)把105g氯化钙溶液与100g5.3%的碳酸钠溶液混合,恰好完全反应,则反应所得溶液中溶质的质量分数是多少?(写出完整的解题过程)。

 

(1)Ca(OH)2  + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2NaOH      Ca2+ 、 OH— 、 HCO3—(答全才给分) (2)气泡产生(3)试管中的空气受热体积膨胀;  不易;   澄清石灰水变浑浊(合理就给分) 【拓展应用】(1)      加热      (2)2.925% 【解析】[问题讨论](1)通过分析图中有关反应物混合前后离子的变化,可以写出反应方程式和参与反应的离子. (2)根据所给信息CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,可知该反应既有白色沉淀又有气体产生,而碳酸钠和 CaCl2溶液反应只有沉淀生成. [拓展应用](1)因为碳酸氢钠不稳定,可用加热进行除杂 (2)当氯化钙与碳酸钠恰好完全反应时,过滤,所得溶液为氯化钠溶液,其中溶质氯化钠质量为样品中氯化钠与反应生成氯化钠的质量和,利用质量守恒定律,求得反应后溶液的质量,利用溶液中溶质的质量分数计算公式计算所得溶液中溶质的质量分数. (2)【解析】 设反应生成氯化钠的质量为x,生成碳酸钙的质量为y  (格式1分) CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2NaCl 106     100       117    100g×5.3%  y         x      x = 5.85g(1分)            y = 5g 答:反应所得溶液中氯化钠的质量分数是2.925%
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考点分析:
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次氯酸钙俗称的漂白粉,常用于化工生产中的漂白过程,以其快速的起效和漂白的效果突出而在工业生产中占据重要作用。次氯酸钙的化学式为Ca(ClO)2,其中氯元素的化合价为

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请你参与某学习小组研究性学习的过程,并协助完成相关任务。

【研究课题】探究水壶内部水垢的主要成分

【查阅资料】通过查阅资料知道,天然水和水垢所含的物质及其溶解性如下表:

物  质

Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2

Ca(OH)2

Mg(OH)2

CaCO3

MgCO3

溶解性

可溶

可溶

微溶

不溶

不溶

微溶

【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg(OH)2        ,可能含有Ca(OH)2       

【设计方案】

(1)甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,静置。取上层清液滴入Na2CO3溶液 ,如果没有白色沉淀,说明水垢中无             (填化学式)。

(2)乙同学设计了下列实验装置,进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分。

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其主要实验步骤如下:

①按图组装仪器,将50g水垢试样放入锥形瓶中,逐滴加入足量稀盐酸。若D瓶增重22g,则水垢全部是CaCO3

②待锥形瓶中不再产生气泡时,打开活塞b,从导管a处缓缓鼓入一定量的空气;

③称量D瓶内物质增加的质量;

④重复②和③的操作,直至D瓶内物质质量不变。

测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如图曲线所示;

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【评价】

①A瓶中的NaOH溶液起到                  作用。若A瓶中无NaOH溶液,D瓶中的质量将           (填“增大”、“不变”或“减小”)。

②一般情况下,两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时,若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同,则相对分子质量小者放出的气体多。分析曲线图可知:水垢中一定含有(化学式),理由是                                              

③装置图中“?”所指处有三根导管同时穿过橡胶塞,已知:导管的直径为8mm,橡胶塞细段直径为3cm。从坚固和美观的角度考虑,请你在由图中标出应在哪三点打孔为好(用圆圈“○”表示打孔位置)。                 

以上实验         (填“能够”或“不能”)检测出水垢中含有Mg(OH)2

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(6分)侯德榜先生是我国制碱工业的先驱和奠基人。他发明的“侯氏制碱法”提高了原料的利用率,在制得了纯碱的同时还获得了大量化肥。其主要过程如图所示:

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整个过程中涉及的主要反应有:

NH3+H2O+CO2=== NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl===NaHCO3+NH4Cl(晶体)

2NaHCO3    Na2CO3+H2O+CO2

(1)“侯氏制碱法”生产的最终产品中可做化肥的是____________。该化肥能否与熟石灰混合使用?________(填:“能”或“不能”);若不能,为什么?(用化学方程式表示)

                              (若能则此问不做)。

(2)根据题目提供的信息,有的原材料可以循环使用,它们是_____________________。

(3) 工业上制作印制板是利用氯化铁腐蚀Cu的原理:反应方程式为2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2。工业生产过程中产生的废液对环境有污染,为了节约金属资源并减少对环境的污染,请你设计一个实验流程处理废液回收Cu和FeCl2

要求:参照上图的流程方式,将设计的实验流程在方框内完成。

查阅资料:Fe+2FeCl3 ===3FeCl

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