Question

化学小组同学利用如图装置（固定装置略）按如下操作进行实验，研究酸、碱、盐的性质．玻璃管中盛有氢氧化钠固体，锥形瓶中充满二氧化碳气体．
已知：碱性的Na₂CO₃溶液与中性的CaCl₂溶液能发生复分解反应．
实验步骤如下：
步骤1：关闭K₂，从分液漏斗中加入少量的稀盐酸后关闭K1，观察到上面气球鼓起．甲同学认为气球鼓起是由于反应放热引起的，由此证明酸和碱能发生反应．请判断甲的说法是否合理并说明理由

 

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步骤2：同时打开K₁、K₂，使玻璃管中的液体流入锥形瓶．并用清水冲洗玻璃管；关闭K₂，一段时间后，锥形瓶内气球鼓起，原因是（用化学方程式表示）

 

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步骤3：关闭K₂，向玻璃管中加入滴有酚酞的氢氧化钙溶液，再从分液漏斗中加入一定量的稀盐酸，观察到

 

现象，证明酸和碱能反应．
步骤4：打开K₁、K₂，使玻璃管中的液体流入锥形瓶中，关闭K₂，观察到锥形瓶中产生了大量气泡，气球变瘪，最终得到澄清溶液．请设计实验证明所得澄清溶液中溶质的组成

 

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Answer 1

分析：步骤1“根据氢氧化钠溶于水放热分析
步骤2：根据书写方程式原则书写
步骤3：根据盐酸和氢氧化钙反应分析
步骤4：根据反应的产物以及最终溶液澄清分析

解答：解：步骤1：当盐酸滴加到氢氧化钠固体中时，氢氧化钠溶于水放热，使玻璃管内空气膨胀也会引起气球胀大，因此不能根据气求胀大即说明氢氧化钠与盐酸发生了中和反应．
步骤2：同时打开K₁、K₂，玻璃管中的氢氧化钠固体溶于水变成溶液，液体流入锥形瓶．锥形瓶内充满二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，关闭K₂，锥形瓶内气压减小，外界空气沿导管进入气球，使气球胀大．反应的化学方程式为CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
步骤3：氢氧化钙溶液呈碱性，滴入酚酞试液后变成红色，从分液漏斗中加入一定量的稀盐酸，当看到红色变浅或消失时，说明溶液中没有碱性物质，从而说明盐酸和氢氧化钙发生了反应
步骤4：步骤1盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠，步骤2中发生的反应生成了碳酸钠，步骤3中盐酸和氢氧化钙反应生成了氯化钙，碳酸钠与氯化钙发生反应生成碳酸钙．经步骤4，打开K₁、K₂，使玻璃管中的液体流入锥形瓶中，关闭K₂，观察到锥形瓶中产生了大量气泡，说明盐酸有剩余，与碳酸钠、碳酸钙都反应生成二氧化碳，使锥形瓶内气压变大，将气球压瘪，最终溶液澄清，因此溶液中的溶质一定含有氯化钠、氯化钙，可能含有盐酸，要证明是否存在盐酸，根据酸的化学性质，可取一定量的澄清溶液于试管中，加入紫色石蕊溶液，若溶液无变化，则所得澄
清溶液中的溶质为NaCl、CaCl₂；若溶液变红，则所得澄清溶液中的溶质为NaCl、CaCl₂、HCl
故答案为：步骤1：不合理，氢氧化钠溶于水放热也会引起气球胀大
步骤2：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
步骤3：红色变浅或消失
步骤4：取一定量的澄清溶液于试管中，加入紫色石蕊溶液，若溶液无变化，则所得澄
清溶液中的溶质为NaCl、CaCl₂；若溶液变红，则所得澄清溶液中的溶质为NaCl、CaCl₂、HCl

点评：熟练掌握常见的酸碱盐的化学性质，能够根据酸的性质设计实验对它们进行鉴别，注意在设计实验时必须具备的三个要素：操作、现象、结论．