Question

某同学设计如下实验，测定某品牌碳酸饮料中CO₂的含量，并对用氢氧化钠溶液溶液吸收CO₂后的溶液中溶质的成分进行研究．

实验一：测定某品牌碳酸饮料中的CO₂的含量．
①将250mL瓶装碳酸饮料放在冰箱中冷冻一段时间（未结冰）；
②将饮料从冰箱内取出，迅速加入质量分数为50%NaOH溶液5mL；倒转饮料瓶，轻轻震荡，然后放置恢复至室温，作待测液；
③按如图连接实验装置．取50mL待测液置于装置B的锥形瓶中，关闭开关K，打开分液漏斗的活塞，向锥形瓶中注入稀硫酸，至不再产生气泡，关闭活塞；
④打开开关K，向装置中鼓入空气，一段时间后，将C装置中的物质过滤，洗涤，烘干称量质量为0.394g．
资料：①CO₂与足量Ba（OH）₂反应生成BaCO₃沉淀．②NaHCO₃与盐酸反应生成CO₂．
③实验中各种溶液的密度都视为1g/mL．碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物．
（1）上述实验过程中，C装置中的现象是

 

．
（2）装置A中发生的化学反应方程式为

 

，装置D的目的是

 

．
（3）步骤①冷冻碳酸饮料的目的是

 

．
（4）步骤④鼓入空气的目的是

 

．
（5）根据题中提供的数据计算此品牌碳酸饮料中CO₂的含量为

 

g/L．（加入的NaOH溶液的体积可忽略不计）
实验二：探究待测液中溶质的成分．
根据质量守恒定律，同学们对待测液中还可能存在其它溶质作出如下猜想：
①Na₂CO₃  ②NaHCO₃  ③Na₂CO₃、NaHCO₃  ④NaOH、Na₂CO₃⑤NaOH、NaHCO₃  ⑥NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃
资料：①氯化钙溶液呈中性；氯化钙溶液与碳酸氢钠溶液混合不发生反应；氯化钙溶液与碳酸溶液混合后发生如下反应：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；氯化钙溶液与NaOH溶液混合后发生如下反应：2NaOH+CaCl₂═Ca（OH）₂↓+2NaCl
②NaHCO₃溶液呈碱性；碳酸氢钠、碳酸钠分别与足量的酸反应产物相同．
实验验证：
（1）取少量待测液于试管中，加入足量的稀盐酸，有大量气泡产生．
（2）另取少量待测液于试管中，加入足量的氯化钙溶液，若

 

，则猜想②正确．请说明理由：

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,酸的化学性质,碱的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：实验一：（1）二氧化碳与氢氧化钡反应生成不溶于水的碳酸钡沉淀；
（2）根据空气中含有二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水书写反应方程式，并据没有D装置空气中的二氧化碳就会进入，使得测得CO₂含量偏大进行解答；
（3）根据二氧化碳的溶解度随温度的降低而增大分析解答；
（4）根据鼓入空气的目的是让生成的二氧化碳全部进入装置C中进行解答；
（5）根据C装置中不溶物是碳酸钡，结合方程式计算出二氧化碳的质量，所取溶液是50mL分析解答；
实验二：根据碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液与氯化钙溶液可反应生成沉淀，而碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液不反应分析解答．

解答：解：实验一：
（1）二氧化碳与氢氧化钡反应生成不溶于水的碳酸钡沉淀，所以C中会看到有白色沉淀生成；
（2）空气中含有二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；D装置的作用是防止空气中的二氧化碳进入，影响实验结果；
（3）二氧化碳的溶解度随温度的降低而增大，步骤①冷冻碳酸饮料的目的是防止二氧化碳逸出；
（4）鼓入空气的目的是让生成的二氧化碳全部进入装置C中；
（5）根据实验设计，是先将饮料中的二氧化碳吸收，再通过碳酸盐与酸的反应得到二氧化碳，通过测定二氧化碳与氢氧化钡反应生成沉淀的质量来进行计算；C装置中不溶物是碳酸钡，质量是0.394g
设反应的二氧化碳的质量是x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
          44   197
          x    0.394g

44

197

=

x

0.394g

  x=0.088g
由于向饮料中加入的氢氧化钠溶液的质量忽略不计，碳酸钠溶液与盐酸反应生成的二氧化碳的质量即是吸收的碳酸饮料中二氧化碳的质量，即50mL饮料中二氧化碳的质量是0.088g，则此品牌碳酸饮料中CO₂的含量=

0.088g

0.05L

=1.76g/L
实验二：
（2）碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液与氯化钙溶液可反应生成沉淀，而碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液不反应，所以若加入氯化钙溶液无沉淀生成，则猜想②正确，待测液中溶质是碳酸氢钠；
故答案为：实验一：（1）有白色沉淀生成；
（2）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；防止空气中的二氧化碳进入C装置；
（3）增大二氧化碳的溶解度，防止二氧化碳逸出；
（4）把反应装置中的二氧化碳全部排出，被装置C吸收；
（5）1.76；
实验二：
（2）无沉淀产生（或无现象）；因为氯化钙溶液与碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液均能生成沉淀，而与碳酸氢钠溶液不反应．

点评：本题就对所学的化学知识：物质的组成、实验设计、碳根据化学方程式的计算和物质的纯度进行了考查，难度较大，要熟练掌握这些知识，明确装置的作用和物质的性质是非常必要的．