如图是实验室制取气体的常用装置。
(1)仪器①的名称是 ;
(2)选择恰当的装置,可用来加热高锰酸钾制取氧气,发生反应的化学方程式为 ;用E装置收集氧气时,待集气瓶里的水排完后, ,再小心地把集气瓶移出水槽,正放在桌面上。
(3)实验室制取二氧化碳气体,应选择的发生装置和最佳收集装置是 。
碳酸钠广泛用于造纸、纺织、玻璃、洗涤剂、肥皂、制革等工业,是一种重要的化工原料。吕布兰、索尔维和侯德榜为碳酸钠的工业化生产作出了巨大贡献。
I、吕布兰法
1789年,法国医生吕布兰(N.Leblanc,1742﹣1806)以食盐、浓硫酸、木炭和石灰石为原料,开创了规模化工业制取碳酸钠的先河,具体流程如图:
(1)碳酸钠俗称 。
(2)在高温条件下,②中发生两步反应,其中一步是Na2SO4和木炭生成Na2S和CO,该反应的化学方程式为
(3)③中“水浸”时通常需要搅拌,其目的是
(4)不断有科学家对吕布兰法进行改进,是因为此法有明显不足,请写出一条不足之处 。
Ⅱ、索尔维法
1892年,比利时工程师索尔维发明氨碱法制碳酸钠,又称索尔维法。原理如下:
NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
某兴趣小组采用下列装置模拟索尔维法制备碳酸氢钠,进而制得碳酸钠。
实验操作如下:
①关闭K1,打开K2通入NH3,调节气流速率,待其稳定后,打开K1通入CO2;
②待三颈烧瓶内出现较多固体时,关闭K2停止通NH3,一段时间后,关闭K1停止通CO2;
③将三颈烧瓶内的反应混合物过滤、洗涤、低温干燥,并将所得固体置于敞口容器中加热,记录剩余固体质量。
加热时间/min |
t0 |
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
剩余固体质量/g |
未记录 |
15.3 |
13.7 |
11.9 |
10.6 |
10.6 |
请回答下列问题:
(5)饱和 NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的HCl,反应的化学方程式为 ;
(6)三颈烧瓶上连接的长颈漏斗的主要作用是 ,有同学认为应该在长颈漏斗内放置一团蘸有酸液的棉花,理由是 ;关闭K2停止通NH3后,还要继续通一段时间CO2,其目的是 ;
(7)根据实验记录,计算t2时 NaHCO3固体的分解率(已分解的 NaHCO3质量与加热前原NaHCO3质量的比值),请写出计算过程。
若加热前 NaHCO3固体中还存在少量NaCl,上述计算结果将 (填“偏大”、“偏小或“无影响”)。
(8)制碱技术在很长一段时间内把持在英、法等西方国家手中,我国化学工程专家侯德榜先生独立摸索出索尔维法并公布与众,又于1943年创造性地将制碱与制氨两种工艺联合起来,基本消除废弃物的排放,同时生产出碳酸钠和氯化铵两种产品,这就是著名的侯氏制碱法。下列认识或理解正确的是
①科学认识是在曲折的、艰辛的积累过程中不断进步的;
②“科技兴邦、实业救国”是侯德榜先生回国研究的巨大动力;
③侯氏制碱法大大提高了原料的利用率,它符合当今“绿色化学”的理念。
MgSO4•7H2O是一种重要的化工原料,某工厂以一种镁矿石(主要成分为SiO2和MgCO3,还含有少量FeCO3)为原料制备MgSO4•7H2O的主要流程如图:
已知:SiO2既不溶于水也不溶于稀硫酸。请回答下列问题:
(1)“操作a”的名称是 。
(2)“废渣Y”中含有少量的 FeOOH,其中铁元素的化合价是 。
(3)MgCO3溶于稀硫酸的化学方程式为 。
(4)“溶液A”中加入H2O2溶液会生成Fe2(SO4)3,该反应的化学方程式为 。
(5)选用MgO调节pH使Fe3+转化为沉淀,而不选用NaOH的原因是 。
海水中含有丰富的自然资源,一般是先将海水淡化获得淡水,再通过一系列工艺流程从剩余的浓海水中提取其他产品,从浓海水制取镁的主要反应过程如图所示。
请回答下列问题
(1)用浓海水可以制得粗盐,方法是 。
(2)电解熔融氯化镁的化学方程式为 。
(3)溶解1.16吨氢氧化镁至少需要质量分数为10%的稀盐酸多少吨?请写出计算过程。
为探究CO2与NaOH溶液发生的反应,某兴趣小组尝试用不同的方式进行实验。
【查阅资料】
Ⅰ.20℃时,几种物质在水中的溶解度见下表:
物质 |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
Ca(OH)2 |
Ba(OH)2 |
溶解度/g |
21.5 |
9.6 |
0.165 |
3.89 |
Ⅱ.本实验条件下,Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5。
【实验探究】
(1)实验一:小雨取一充满CO2的矿泉水瓶,加入一定量的水,立即拧紧瓶盖,振荡,发现瓶子变瘪,小雨另取一相同的充满CO2的矿泉水瓶,向其中加入与水等体积的NaOH溶液,立即拧紧瓶盖,振荡,得到溶液X,此时观察到的现象是 ,实验中,小雨采用两只矿泉水瓶做对比实验的目的是 。
(2)实验二:为检验CO2与NaOH溶液反应的产物,小亮取实验一所得溶液X少许,向其中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,该反应的化学方程式为 ,实验中不宜将BaCl2溶液换成CaCl2溶液的原因是 。
(3)实验三:小华取实验一所得溶液X少许,向其中加入过量的BaCl2溶液,振荡,静置,取上层清液,滴入1滴酚酞试液,发现溶液呈 色,证明溶液X中有NaOH剩余。实验中,小华没有直接向少量溶液X中滴入酚酞试液,理由是 。
(4)实验四:兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的NaOH溶液中,用数字化实验技术测定反应过程中溶液的pH和温度变化,结果如图1、图2所示。
图1中,BC段发生反应的化学方程式为 。
图2中,DE段温度变化的原因是 。
【反思感悟】
(5)实验从CO2减少、NaOH减少,Na2CO3生成等物质的变化,以及 转化等视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应,对于现象不明显的化学反应,可以通过现代技术手段进行数据测定,实现反应过程的“可视化”。
探究碳酸氢钠、碳酸钠分别与稀盐酸反应,研究小组进行如下两个实验:
(1)[实验1]同时将足量的稀盐酸倒入锥形瓶甲和锥形瓶乙中。
反应至5s生成气体的速率:碳酸氢钠 碳酸钠(选填“>”,“<”,“=”)。
[实验2]分别将足量的稀盐酸逐滴滴入试管甲和试管乙中,边滴边振荡。
现象为:
①试管甲中的溶液开始时显浅红色,逐滴滴入稀盐酸立即产生大量气泡,浅红色逐渐消失。
②试管乙中的溶液开始时显红色,滴入稀盐酸没有气泡产生,溶液颜色逐渐变为浅红色后,继续滴加稀盐酸有大量气泡产生,浅红色逐渐消失。
(2)[反思1]在[实验2]碳酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸,为何刚开始没有大量气泡产生?研究小组查阅资料,绘制出微观示意图。
①碳酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸,依次发生反应的化学方程式为 、 。
②相同浓度的碳酸氢钠溶液和碳酸钠溶液的碱性:碳酸氢钠 碳酸钠(选填“>”,“<”,“=”)。
(3)[反思2]为何[实验1]中碳酸氢钠最终产生气体的体积较大?
请你列式计算:[实验1]中两种固体完全反应后产生气体的质量各是多少(写出计算过程,结果保留到0.1g)?