Question

化学兴趣小组的同学利用下图装置完成实验。实验步骤如下：

①向下推注射器，将少量溶质质量分数为15%的NaOH溶液注入装有过量CO₂的瓶中。

②打开K₁和K₃，丙中部分液体流入甲。

③关闭K₁，打开K₂，乙中部分液体流入丙，风哨鸣叫。

④观察并记录现象后，倒掉所有药品，清洗仪器。

⑤只将15%的NaOH溶液换成等体积的59%的NaOH溶液，其余药品完全不变，重复上述实验。

(1)提出疑问一：甲装置中，CO₂与NaOH是否发生了反应?

王同学：两次实验中，丙中部分液体流入甲，若观察到第一次流入甲中的液体体积_____ (填“>”、“<”或“=”)第二次的体积，则可说明CO₂与NaOH发生了反应。

李同学：两次实验中，丙中部分液体流入甲，若观察到甲中有气泡，也能说明CO₂与 NaOH发生了反应，产生气泡的化学方程式为_______________________。

(2)提出疑问二：丙装置中，稀盐酸和Ca(OH)₂是否发生了反应?

张同学：两次实验中，乙中部分液体流入丙，且若丙中溶液____ (填序号)，均可说明稀盐酸和Ca(OH)₂发生了反应。

A 第一次为红色，第二次为无色

B 第一次为无色，第二次为红色

C 两次均为无色

D 两次均为红色

(3)交流讨论：有同学提出，完成上述步骤①后，打开K₁和K₂，若乙中部分液体流入甲，且甲中有白色沉淀生成，也能说明CO₂与NaOH发生了反应。你认为正确吗?______________(填“正确”或“错误”)。

(4)总结反思：上述所有实验中，为判断两种混合时无现象的物质之间是否发生了化学反应，同学们用到了以下哪些方法或思路? ______________ (填序号) 。

A 对比实验

B 证明有无新物质生成

C 借助其他药品的反应现象

(5)继续实验：将上述所有实验后的物质倒入废液缸中充分反应后，未看到白色沉淀生成，则废液缸的溶液中除酚酞外，一定有的溶质是________________(填化学式)。

Answer

< Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ BC 错误 ABC NaCl、CaCl2

【解析】

(1)提出疑问一：

王同学：实验中，二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，甲装置中瓶内压强减小。两次实验中，第一次使用的是15%的NaOH溶液，第二次使用的是等体积的59%的NaOH溶液，第二次使用的氢氧化钠溶液浓度大，含有的氢氧化钠多。因为第一次实验中集气瓶内CO2过量，第二次实验中因为使用的氢氧化钠量更多，所以吸收的二氧化碳更多，瓶内压强比第一次实验更小。打开K1和K3，因为甲装置中瓶内压强减小，两次实验中都会出现丙中部分液体流入甲，但第二次流入的更多。因此观察到第一次流入甲中的液体体积<第二次的体积，则可说明CO2与NaOH发生了反应。

李同学：两次实验中，丙中部分液体流入甲，若观察到甲中有气泡，也能说明CO2与 NaOH发生了反应，这是因为CO2与NaOH发生反应生成碳酸钠，碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳，因此甲中产生气泡的化学方程式为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

(2)提出疑问二：

因为稀盐酸和Ca(OH)2发生反应无明显现象，但乙中是滴有酚酞的氢氧化钙溶液，溶液呈红色，乙中部分液体流入丙，如果和盐酸完全反应，溶液应该由红色变为无色；如果不能完全反应，溶液仍呈红色。本题中，第二次实验使用的氢氧化钠溶液浓度比第一次大，因此第二次实验中丙流入甲的盐酸应该比第一次多，丙瓶内压强比第一次小，第二次实验中乙流入丙的氢氧化钙溶液就更多，因此如果第一次氢氧化钙溶液为红色，第二次也应该是红色，A说法错误；如果第一次丙中为无色，说明流入的氢氧化钙完全被反应，而第二次实验中乙流入丙的氢氧化钙溶液更多，且第二次丙中留下来的盐酸更少，因此第二次实验中，流入丙的氢氧化钙就可能没有被完全反应，溶液呈红色，B符合题意；如果两次均为无色，说明两次实验中氢氧化钙和盐酸完全发生了反应，因为如果氢氧化钙在溶液中存在，溶液应该呈红色，故C符合题意；如果两次均为红色，说明溶液中含有氢氧化钙，因此无法说明氢氧化钙与盐酸是否发生了反应，D不符合题意。

故在丙中溶液发生的实验现象是：B或C，方可说明稀盐酸和Ca(OH)2发生了反应。

(3)交流讨论：

因为实验中甲装置内二氧化碳过量，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以沉淀不能肯定是碳酸钠和氢氧化钙反应生成。题中该同学的说法错误。

(4)总结反思：

因为实验中二氧化碳过量，第一次实验中氢氧化钠溶液的浓度小于第二次实验中氢氧化钠溶液的浓度，而第二次实验中倒流入甲的丙中溶液比第一次多，说明二氧化碳和氢氧化钠发生反应，这是利用了对比实验的方法；两次实验中，丙中部分液体流入甲，若观察到甲中有气泡，也能说明CO2与 NaOH发生了反应，这是因为CO2与 NaOH反应生成的碳酸钠和稀盐酸反应生成二氧化碳，这是证明有无新物质生成的方法；乙中滴有酚酞的氢氧化钙溶液进入丙中，凭借溶液中的酚酞是否由红色变为无色，证明氢氧化钙和盐酸是否反应这是借助于酚酞溶液的变色来证明反应是否进行，属于借助其他药品的反应现象的方法。故上述所有实验中，为判断两种混合时无现象的物质之间是否发生了化学反应，同学们用到的方法或思路是：ABC。

(5)继续实验：

将上述所有实验后的物质倒入废液缸中充分反应后，未看到白色沉淀生成，说明无碳酸钙存在，根据元素守恒，溶液中一定含有钙离子，则溶液中一定不含碳酸根离子；如果碳酸根离子和盐酸的反应在甲中完成，因为碳酸根离子已反应完，而在盐酸和碳酸盐反应前，盐酸肯定先和氢氧化钠反应，故氢氧化钠不可能存在；如果碳酸根离子和盐酸的反应在废液缸进行，因为碳酸根离子已反应完，而在盐酸和碳酸盐反应前，盐酸肯定先和氢氧化钠、氢氧化钙反应，故氢氧化钠、氢氧化钙都不可能存在；因此不管什么情况氢氧化钠都不存在；因为丙中盐酸倒流入甲后盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠，氯化钠跟本实验中涉及到的物质都不反应，所以废液缸中一定有氯化钠；因为溶液中一定含有钙离子，还含有氯离子，所以废液缸中一定有氯化钙；因为题中没有提供混合之后废液缸中废液的颜色，故无法判断是否有氢氧化钙，当然也无法证明盐酸是否剩余。则废液缸的溶液中除酚酞外，一定有的溶质是：NaCl、CaCl2。