某课外活动小组设计以下装置进行实验:
(1) 按如图所示装置进行实验,填写有关现象及化学方程式。
① B 中浓硫酸的作用是 _______ 。
② C 中发生反应的化学方程式为 _______ 。
③ D 中的现象是 _______ 。
(2) 用如下图所示装置制取纯净的 O 2 。
①若 C 是一种淡黄色固体,则烧瓶中发生反应的化学方程式是 _______ 。
②若 C 是一种黑色粉末,则 B 物质是 _______ , C 物质的作用是 _______ 。
③洗气瓶 广口瓶 中装的试剂 D 是 _______ ,其作用是 _______ 。所制得的气体用 _______ 法收集。
干燥二氧化碳 2CO 2 +2Na 2 O 2 ═2Na 2 CO 3 +O 2 石灰水变浑浊 2Na 2 O 2 +2H 2 O=4NaOH+O 2 ↑ H 2 O 2 催化剂 浓硫酸 除去 O 2 中的水蒸气 向上排空气
【分析】
(1) 碳酸氢钠分解生成二氧化碳和水,浓硫酸具有吸水性,可用于干燥二氧化碳气体,在 C 中二氧化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,二氧化碳通入澄清石灰水中发生反应生成碳酸钙沉淀,氧气不溶于水,可用排水法收集,以此解答该题.
(2) 图为固体与液体不加热条件下制备氧气,可为过氧化钠和水或过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成, D 为干燥装置,以此解答该题。
【详解】
(1) ①浓硫酸有吸水性,所以能作干燥剂,二氧化碳和浓硫酸不反应,所以能用浓硫酸干燥二氧化碳,故答案为:干燥二氧化碳;
②二氧化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气 2Na 2 O 2 +2CO 2 =2Na 2 CO 3 +O 2 ,故答案为: 2CO 2 +2Na 2 O 2 ═2Na 2 CO 3 +O 2 ;
③二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,所以未与过氧化钠反应的二氧化碳使石灰水变浑浊,发生反应的离子方程式为 CO 2 +Ca 2+ +2OH - =CaCO 3 ↓+H 2 O ,故答案为:石灰水变浑浊。
(2) ①若 C 是一种淡黄色固体,能够制取氧气,则 C 为过氧化钠,过氧化钠和水反应方程式为: 2Na 2 O 2 +2H 2 O=4NaOH+O 2 ↑ ;故答案为; 2Na 2 O 2 +2H 2 O=4NaOH+O 2 ↑ ;
②若 C 是一种黑色粉末,能够制取氧气,则 C 为二氧化锰, B 为双氧水,二氧化锰起催化剂的作用;故答案为: H 2 O 2 ;催化剂;
③ D 中导管长进短出,应该盛装浓硫酸,起干燥剂作用,除去氧气中混有的少量水蒸气,氧气的密度比空气大,所以可以用向上排空气法收集,故答案为:浓硫酸;除去 O 2 中的水蒸气,向上排空气法。
碳酸氢钠(NaHCO3):
(1)俗名:小苏打;细小白色晶体,溶解度小于Na2CO3,受热易分解,可用于治疗胃酸过多、发酵剂
(2)与H+反应:HCO3-+H+==CO2↑+H2O
(3)与NaOH反应:HCO3-+OH-==CO32-+H2O
(4)与石灰水反应:生成CaCO3沉淀
(5)与BaCl2和CO2不反应
碳酸氢钠的物理性质:
碳酸氢钠为白色晶体,或不透明单斜晶系细微结晶。比重2.15g。无臭、味咸,可溶于水,不溶于乙醇。其水溶液因水解而呈微碱性,常温中性质稳定,受热易分解,在50℃以上迅速分解,在270℃时完全失去二氧化碳,在干燥空气中无变化,在潮湿空气中缓慢分解。溶解度:7.8g,18℃;16.0g,60℃。
碳酸氢钠的用途:
碳酸氢钠可直接作为制药工业的原料,用于治疗胃酸过多。
Na2CO3、NaHCO3的性质比较:
表示 | 名称 | 碳酸钠 | 碳酸氢钠 |
化学式 | Na2CO3 | NaHCO3 | |
俗称 | 苏打 | 小苏打 | |
物理性质 | 色态 | 白色粉末 | 白色晶体 |
溶解性 | 易溶于水 | 能溶于水 | |
化学性质 | 与盐酸反应 | Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ | NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
热稳定性 | 很稳定 | 受热分解:2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑ | |
与NaOH反应 | 不反应 | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O | |
相互转化 | Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑ |
Na2CO3、NaHCO3的鉴别:
Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较:
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结:
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)。
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