- 硅酸盐的物理性质
- 共939题
某学生用实验方法来分析碳酸钠的纯度。该同学设计出如图②所示的实验装置（各符号代表的仪器如图①所示），其中A中盛有一定量的碳酸钠样品，分液漏斗内盛装稀硫酸，B内为碱石灰固体。他利用碱石灰的增重求出纯净的碳酸钠质量，再求纯度。重复正确操作3次，结果出现较大的偏差。
通过仔细分析，该同学重新设计了一套装置（如下图所示）（实验室可供选择的试剂和药品有锌片、浓硫酸、氢氧化钙溶液、碳酸钙固体、蒸馏水）。
完成下列问题：
（1）请分析在实验改进前，实验中出现较大偏差的原因：______________________________。
（2）在改进后的实验中，A装置分液漏斗中所盛的液体为__________,U形管内盛有。在整套装置中，A的作用是__________________________；D装置中U形管内盛有__________，D装置在整套装置中的作用是_____________________。
（3）该同学新设计的实验装置（如上图所示）是否完整？如果不完整，请画出应该补充的装置简图，并在图中标明所用药品或试剂。
正确答案
（1）①U形管A中产生的CO2不可能全部进入U形管B中；②U形管A中产生CO2的同时还会带出水蒸气进入U形管B中；③空气中的CO2和水蒸气会进入U形管B中。由于存在上述3种原因，碱石灰增重的质量就不等于CO2的质量，因此在测量过程中将会出现较大的偏差
（2）稀硫酸 锌片 产生氢气，把B装置中产生的二氧化碳气体全部通入后面装置中，确保二氧化碳被
充分吸收 碱石灰 吸收空气中的CO2和H2O，避免进入装置C中
（3）不够完整。必须在装置B、C之间加入一个干燥装置（如图所示）
本题的实验原理很简单：让待测的碳酸钠样品与硫酸反应，用碱石灰吸收反应产生的气体，通过称量吸收装置的质量确定反应放出的CO2的量，进而求得碳酸钠的质量和纯度。原理虽然很简单，但实验设计过程中必须排除水蒸气、空气等因素的干扰。
实验改进前，装置仅由二氧化碳产生装置A以及二氧化碳吸收装置B组成，仅从实验原理的角度来看是可行的。结合实验操作实际，就会发现如下问题：（1）装置A中留住部分CO2；（2）产生CO2的同时，必然会带出水蒸气；（3）吸收装置B的导管直接暴露在空气中，会吸收空气中的CO2、水蒸气。由于这些因素的存在，测量过程中必将出现较大的偏差。
正是由于存在上述问题，因此实验装置必须进行改进。结合上面分析，很容易推断出改进后实验装置中盛放的药品和它们对应的作用，其中B是二氧化碳的发生装置（碳酸钠样品和硫酸反应），而装置A的作用就是把装置B产生的二氧化碳全部排出以利于充分吸收，装置D的作用是避免空气带来的实验干扰（即避免空气中的CO2和水蒸气被吸收二氧化碳的装置C所吸收），装置C的作用显然是吸收二氧化碳。明确装置的作用，就可确定各装置所装的药品，其中A中的药品为稀硫酸和锌片，B中的药品为稀硫酸和碳酸钠样品，C和D中的样品均为碱石灰。
通过对上述实验原理的分析，可以发现改进后的装置仍然存在问题：随碳酸钠与硫酸反应产生的CO2带出的水蒸气没有处理。因此还需对“改进”了的实验装置进一步改进，即在B、C装置之间再安装一个吸收水蒸气的装置。
课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：
下面是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段，甲同学设计的证明一氧化碳具有还原性的实验装置如下所示。
（1）点燃酒精灯A、B的先后顺序为：先______________后______________。
（2）硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为________________________________________。
（3）洗气瓶中的实验现象为____________________________________________。
（4）酒精灯B的作用为_______________________________________________。
（5）乙同学认为甲同学设计的装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导气管出口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？简述理由。（从A、B使用的一致性的角度去考虑）
（6）丙同学认为甲同学设计的装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。右图是他设计的贮气瓶，尾气应从__________（填a、b）口通入。
（7）丁同学质疑：一氧化碳能否使澄清石灰水变浑浊？因此，在一氧化碳通入氧化铜之前，应先通入澄清石灰水，以排除一氧化碳与澄清石灰水反应。你认为丁的设计__________（填“必要”或“不必要”）。
正确答案
（1）B A
（2）CuO+CO
（3）变浑浊
（4）燃烧除去多余的CO
（5）不合理，因为A、B两处的酒精灯不能同时点燃
（6）a
（7）不必要
据实验装置，为使硬质玻璃管中的空气排尽应先点燃B再点燃A，由于CO还原CuO生成CO2，石灰水变浑浊。丙设计的储气瓶应从a进，若从b进，气体会从a跑出。
（12分）某兴趣小组的学生根据Mg与CO2反应原理，推测钠也应能在CO2中燃烧。为了确定其生成产物并进行实验论证，请你参与以下研究过程。
（1）甲同学首先设计了实验室制取二氧化碳的三种发生装置，若选用碳酸氢钠分解制二氧化碳应选用装置是_______（填装置序号“A”“B”或“C”，下同）；若用石灰石与稀盐酸为原料，并能控制反应随时发生随时停止，最好应选用的装置是_______；若用碳酸钠固体与稀硫酸反应应选用的装置是_______。
（2）乙同学按实验要求，用下列装置进行实验（已知PdCl2溶液能被CO还原得到黑色的Pd），请完成下列问题：
①若装置6中有黑色沉淀，装置4中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为：_____________________。
②若装置6中溶液无明显现象，装置4中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为：_____________________。
（3）指导老师认为，不仅要检验残留固体中是否有碳酸钠还要检验其中是否有氧化钠和碳，当确认钠充分反应后，请你设计一个简单实验，验证装置4中得到的残留固体中是否含有Na2O和C。
正确答案
(1)BCA
(2)①2Na+2CO2
(3)将残留物溶于适量水，若有黑色不溶物则证明残留物中有C，在溶液中加足量BaCl2溶液，然后过滤，在滤液中滴加几滴酚酞，若溶液变红，则证明残留物中含有Na2O。
(2)①装置6中有黑色沉淀，依题中信息知产生了CO，残留物与HCl作用产生CO2，则残留物中含Na2CO3。
②残留物与HCl作用产生CO2，证明残留物中含Na2CO3，而又无CO产生，根据氧化还原反应规律知，钠被氧化，则必有元素被还原，联系残留固体中有两种物质故知有C生成。
(3)根据碳不溶于水，可证明之，根据Na2O+H2O
将一定量的碳与8 g O2置于一密闭容器中，使之在高温下反应，当恢复至原温度时，容器内压强比原来增大0.4倍，则参加反应的碳的质量是多少？
正确答案
4.2 g
同温同容时，气体的压强与气体的物质的量成正比。若只发生反应：
C+O2 
0.25 mol 0.25 mol
容器内压强不变，即增大0倍。
若只发生反应：
2C+O2
0.25 mol 0.5 mol
容器内压强增大1倍。
因为0＜0.4＜1，所以以上两个反应同时发生。
方法一：平行计算法
设转化为CO的碳的物质的量为x，转化为CO2的碳的物质的量为y，则：
2C+O2
2 1 2
x 0.5x x
C+O2
1 1 1
y y y
解得：
所以m(C)="(x+y)×12" g·mol-1="0.35×12" g="4.2" g
方法二：碳原子守恒法
据题意可知，碳的物质的量=混合气（CO和CO2）的物质的量=1.4倍O2的物质的量
即：n(C)=1.4×
m(C)="0.35" mol×12 g·mol-1="4.2" g
高温下用碳还原某金属氧化物MO2，在标准状况下，得到400 mL CO、100 mL CO2和0.978 g金属M，则M的相对原子质量是多少？
正确答案
73
CO、CO2中的氧全来自于MO2中的氧，即由n(M)∶n(O)=1∶2，可快速建立关系
M(M)="73" g·mol-1
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