Question

（22分）研究碳及其化合物的性質和用途是中學化學的任務之一。
I．某興趣小組在實驗室中制備碳酸鈉溶液。方案如下：步驟一，取25 mL一定濃度的NaOH溶液，通人CO₂氣體至過量；步驟二，加熱煮沸步驟一所得溶液；步驟三，另取25 mL相同濃度的NaOH溶液與步驟二所得溶液混合，即得碳酸鈉溶液。
（1）完成步驟一可選的化學試劑有：稀鹽酸、NaOH溶液、大理石、飽和碳酸鈉溶液、稀硫酸、飽和碳酸氫鈉溶液等，需要的裝置如下所示。

①各裝置正確的連接順序為          （用a、b、c、d表示）。
②檢查整套裝置氣密性的方法是                   。
③裝置A中常用藥品為          ；裝置C中化學藥品的作用是         。
（2）寫出步驟三中發生反應的離子方程式                   。
（3）有同學提出“步驟二”沒有必要，請你簡述自己的看法                。
Ⅱ．實驗室用純堿和鹽酸處理某種蛇紋石（已知蛇紋石中含有MgO、SiO₂．CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃等氧化物）模擬制備氧化鎂的流程如下：

（1）過濾需要的玻璃儀器有             。
（2）沉淀Ⅱ的成分為               ，請用離子方程式表示生成沉淀的過程         （寫出一個即可）。
（3）純堿溶液中所有離子濃度的大小關系為                  。
（4）已知l0%的純堿溶液密度為1．06g／cm³，則其物質的量濃度為____        ，

Answer 1

I．（1）①adcb。②關閉分液漏斗活塞，向燒杯中加水至沒過導管口，微熱燒瓶，導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管內形成一段水柱，說明裝置氣密性良好。③稀鹽酸和大理石；除去二氧化碳中的氯化氫。（2）OH^－+HCO₃^—====CO₃^2—+H₂O。（3）步驟二的目的為除去溶解的過量的二氧化碳，否則將使碳酸鈉不純。
Ⅱ．（1）燒杯、漏斗、玻璃棒。（2）根據上述分析知，沉淀Ⅱ的成分為CaCO₃、Fe(OH)₃、Al(OH)₃，CO₃^2- + Ca²⁺====CaCO₃↓，2Fe³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O ="===" 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑，2Al³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O====2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑；（3）c(Na^＋)＞c(CO₃^2—)＞c(OH^－)＞c(HCO₃^—)＞c(H^＋)。（4）1 mo1·L^－1。

解析試題分析：I．根據題意知，該小組制備碳酸鈉溶液的原理為：CO₂(過量)+NaOH====NaHCO₃，NaOH+NaHCO₃====Na₂CO₃+H₂O。（1）分析題給裝置知，A為二氧化碳的發生裝置，B中發生二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應，C裝置除去二氧化碳中的氯化氫；①為制得純凈的碳酸氫鈉溶液，要先除去二氧化碳中的氯化氫，各裝置正確的連接順序為adcb。②檢查整套裝置氣密性的方法是關閉分液漏斗活塞，向燒杯中加水至沒過導管口，微熱燒瓶，導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管內形成一段水柱，說明裝置氣密性良好。③實驗室制備二氧化碳的原理為碳酸鈣和稀鹽酸反應，裝置A中常用藥品為稀鹽酸和大理石；裝置C中化學藥品的作用是除去二氧化碳中的氯化氫。   （2）步驟三中發生反應的離子方程式為OH^－+HCO₃^—====CO₃^2—+H₂O。 （3）步驟二的目的為除去溶解的過量的二氧化碳，否則將使碳酸鈉不純。
Ⅱ．根據題給流程分析，蛇紋石用30%鹽酸酸浸，MgO、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃和鹽酸反應溶解，反應方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；而SiO₂不與鹽酸反應，過濾得沉淀Ⅰ為二氧化硅，濾液為MgCl₂、CaCl₂、FeCl₃、AlCl₃和鹽酸的混合液，向濾液中加入一定量10%純堿溶液，Ca^2＋、Fe³⁺、Al³⁺和碳酸鈉溶液反應轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁和碳酸鈣沉淀經過濾而除去，反應方程式為CO₃^2- + Ca²⁺====CaCO₃↓，2Fe³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O ="===" 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑，2Al³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O====2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑；向濾液中加足量15%純堿溶液制得堿式碳酸鎂，過濾，回收氯化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉，堿式碳酸鎂煅燒得氧化鎂。（1）過濾需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒。（2）根據上述分析知，沉淀Ⅱ的成分為_CaCO3、_{Fe(OH)3、}Al(OH)₃，用離子方程式表示生成沉淀的過程CO₃^2- + Ca²⁺====CaCO₃↓，2Fe³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O ="===" 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑，2Al³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O====2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑；（3）純堿溶液中所有離子濃度的大小關系為c(Na^＋)＞c(CO₃^2—)＞c(OH^－)＞c(HCO₃^—)＞c(H^＋)。（4）利用公式c= 將題給數據代入計算，純堿溶液的物質的量濃度為1 mo1·L^－1。
考點：考查化學實驗基本操作，物質的制備方案的設計、評價，物質的的分離提純，離子方程式的書寫，離子濃度大小比較，物質的量濃度的計算。