Question

Ⅰ、如图为实验室制取并收集氧气的部分装置图，据图回答：

 

(1)写出编号a的仪器名称：_______。

(2)若用B装置制取O₂，写出对应的化学反应方程式：_______。

(3)若用D(装满水)收集O₂，则气体应从_______(填“b”或“c”)端导入。

Ⅱ、小军同学在实验室帮老师整理药品时发现NaOH溶液试剂瓶口有一些白色固体，于是产生好奇心：这白色固体是什么?他为此进行了如下探究。

[查阅资料]①NaOH在空气中变质不会生成NaHCO₃；

②CO₂不溶解于饱和NaHCO₃溶液中，也不与NaHCO₃反应；

③Fe(OH)₃呈红褐色，难溶于水；BaCl₂溶液呈中性。

[提出猜想]猜想一：是NaOH   猜想二：是Na₂CO₃猜想三：_______。

[实验探究]小军进行了下列实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量白色固体于试管中，加水溶解，再加入足量BaCl2溶液	_____	猜想二正确
②过滤，在滤液中加入FeCl3溶液	无红褐色沉淀生成

[问题分析]实验操作①中加入足量BaCl₂溶液的作用是______，实验操作②还有其他实验方案吗?如有，请写出一种实验方案____(必须指明试剂和现象)。为了提高实验结论的准确性，小军又设计了如图所示的实验对该白色固体的性质进行进一步探究：

 

[实验现象]A中有大量气泡产生，C中实验现象是_____。

[实验结论]白色固体是Na₂CO₃。

[分析与反思]小军在与老师进行交流后得知，自已所设计的实验存在一定的缺陷，他对自己实验中存在的问题进行了反思：装置B中也能产生CO₂。改进措施可以为______。

Answer

锥形瓶 c 是NaOH和Na2CO3 有白色沉淀生成 验证碳酸钠的存在并将碳酸钠完全反应从而除去碳酸根离子，避免对氢氧化钠的检验造成干扰 过滤，在滤液中滴加酚酞溶液，溶液不变红 澄清石灰水变浑浊 将浓盐酸换为稀硫酸

【解析】

Ⅰ、由题意，根据实验室制取并收集氧气的实验装置可知：

(1)编号a的仪器名称为锥形瓶。

(2) B装置为固液不加热型发生装置，若用B装置制取O2，利用的原理是双氧水在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，反应的化学反应方程式为。

(3)氧气不易溶于水，若用D(装满水)即排水法收集O2，则气体应从c端导入，水从b端排出，这样便于排水收集氧气。

Ⅱ、氢氧化钠变质实质上是氢氧化钠与空气中二氧化碳发生反应生成了碳酸钠，因此对白色固体的猜想按照氢氧化钠没有变质、完全变质和部分变质三种情况进行，由此提出猜想，则猜想三为NaOH和Na2CO3。

实验探究：根据实验结论猜想二成立，即白色固体为碳酸钠，实验操作①利用氯化钡溶液验证碳酸钠的存在，发生的反应为氯化钡和碳酸钠反应生成了碳酸钡沉淀和氯化钠；实验操作②利用氯化铁溶液验证无氢氧化钠，若有氢氧化钠，氢氧化钠与氯化铁反应生成氢氧化铁红褐色沉淀和氯化钠，反之则无；故实验操作①的实验现象为产生白色沉淀。

问题

在实验中加入足量的氯化钡是为了验证碳酸钠的存在，再利用氯化钡和碳酸钠完全反应生成碳酸钡沉淀从而除去碳酸根离子，避免对氢氧化钠的检验造成干扰。实验操作②的目的是检验NaOH的存在，由于实验操作①加入的氯化钡溶液呈中性，生成的氯化钠溶液也呈中性，因此还可以选择酚酞溶液来验证有无氢氧化钠，加入酚酞溶液，无明显现象，说明没有氢氧化钠。则实验操作和现象为：过滤，在滤液中加入酚酞溶液，溶液不变红。

如图的实验装置探究白色固体的成分是碳酸钠，根据题干中的信息资料可知，A装置利用浓盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，B装置中利用饱和碳酸氢钠吸收氯化氢气体，C装置澄清石灰水检验二氧化碳气体，若澄清石灰水变浑浊，说明A中生成了二氧化碳。则有：

实验现象：A中有大量气泡产生，C中实验现象是澄清石灰水变浑浊。

分析与反思：由于浓浓酸易挥发，氯化氢气体进入装置B，稀盐酸与碳酸氢钠的反应生成NaCl、H2O和CO2，装置B中也能产生CO2，会对二氧化碳的检验产生干扰，因此改进的操作是将浓盐酸换成稀硫酸，硫酸不具有挥发性，碳酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水，通过澄清石灰水变浑浊也可以完成验证。