Question

【题目】某学习小组在实验室制取CO2气体的过程中，不慎用到了浓盐酸，导致制得的CO2气体中混有HCl气体，他们设计了如下除去HCl气体并探究CO2与过氧化钠(Na2O2)反应的实验。请回答下列问题：

(1)装置A的作用是：____________；

(2)为确定反应后装置B硬质玻璃管中固体的成分，小组同学取适量固体于试管中，加入足量的蒸馏水溶解形成溶液M，无气泡产生，则该固体中不含____________ (填化学式)，该小组同学继续进行探究。

（提出问题）反应后硬质玻璃管中固体的成分是什么？

（做出猜想）

猜想1：Na2CO3

猜想2：NaOH

猜想3：Na2CO3和NaOH，经过讨论，大家一致认为猜想2不合理，理由是：____________（用化学方程式表示）。

（实验验证）小组同学取上述形成的溶液M于试管中，向其中加入过量____________ (填化学式)溶液，若产生白色沉淀，过滤，向滤液中滴加几滴酚酞试液，溶液变红，则证明猜想3成立。

（交流反思）小组中有同学认为，将上述滤液中滴加的酚酞试液换成硝酸铜溶液，也能得出同样的结论，你认为该同学的观点____________ (填“正确”或“错误”)，理由是：____________ (用化学方程式表示)。

（拓展延伸）在盛有氯化铵(NH4Cl)浓溶液的试管中，加入足量的过氧化钠(Na2O2)固体，有气泡产生，产生的气体是：____________ (填化学式)。

Answer 1

【答案】除去CO2中的HCl气体杂质 Na2O2 2CO 2 +2Na2O2=2Na2CO3+O2或CO2 +2NaOH=Na2CO3+H2O BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2 正确 Cu(NO3)2 +2NaOH=Cu(OH)2 ↓+2NaNO3 O2和NH3

【解析】

本实验首先通过饱和的NaHCO3溶液除去CO2中的杂质HCl，然后使CO2与Na2O2在加热条件下反应，多余的CO2用NaOH吸收，最后用排水法收集生成的气体，据此分析；

(1)根据碳酸氢钠能和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳解答；

(2)根据题中信息结合2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑分析解答。

①根据质量守恒定律或者二氧化碳会与氢氧化钠会反应生成碳酸钠和水来分析解答；

②根据碳酸钠能和BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2反应生成BaCO3或CaCO3白色沉淀检验碳酸钠；根据显碱性的溶液能使酚酞试液变红色解答；

③根据氢氧化钠和硝酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀解答；

④根据过氧化钠在水中反应生成氢氧化钠，氢氧化钠溶液和氯化铵反应生成氨气解答。

(1)装置A的作用是吸收CO2中混有的HCl，反应的化学方程式为：NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；

(2)为确定反应后装置B硬质玻璃管中固体的成分，小组同学取适量固体于试管中，加入足量的蒸馏水，固体溶解形成溶液M，且无气泡产生，由2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑可知该固体中一定不含Na2O2；

【做出猜想】

根据质量守恒定律，反应前后各种元素的种类不变，原子个数不变，反应前有碳元素，反应后也应有碳元素，发生反应为：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，CO2气体中带有的水蒸气与Na2O2发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，且有部分发生反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，使玻璃管中混有少量NaOH，所以反应后硬质玻璃管中固体的成分为Na2CO3与NaOH的混合物或只有Na2CO3，不可能完全是NaOH；

【实验验证】

向其中加入足量BaCl2或Ba(NO3)2或CaCl2或Ca(NO3)2溶液，若有白色沉淀生成，证明产生了BaCO3或CaCO3沉淀，说明固体中含有Na2CO3；过滤后向滤液中滴加酚酞溶液，若溶液变为红色，说明固体中含有氢氧化钠；

【交流反思】

将上述滤液中滴加的酚酞试液换成硝酸铜溶液，也能得出同样的结论，因为氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，方程式为：Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2 NaNO3；如果有蓝色沉淀生成，说明固体中含有氢氧化钠；

【拓展延伸】

过氧化钠在水中反应生成NaOH和O2，在溶液中NaOH和NH4Cl反应生成NH3，所以产生的气体成分为O2和NH3。