救治新冠患者需要氧氣,制氧機制氧是一種途徑。某品牌制氧機中有一包白色顆粒和一包黑色粉末,白色顆粒成分為過碳酸鈉(化學式為2Na2CO3?3H2O2),它是過氧化氫與碳酸鈉的化合物,遇水后放出氧氣)。某小組設計實驗探究其制氧原理及呼出氣體主要成分CO2的性質。
【探究一】
(1)分別取等質量的白色顆粒和等體積的水加入a、b兩支試管,再向b試管中加入黑色粉末。觀察到a試管僅有少量氣泡,b試管有大量氣泡。黑色粉末為MnO2起
催化
催化
作用。
【探究一】
(2)根據元素守恒,上述反應后溶液中溶質的成分可能為:①只含NaOH;②只含Na2CO3;③NaOH和Na2CO3的混合物,甲、乙同學僅針對前三種可能性,分別設計實驗1和實驗2進行驗證。
序號 |
操作和現象 |
實驗結論 |
實驗1 |
取b試管上層清液滴加過量 稀鹽酸(合理即可) 稀鹽酸(合理即可) ,產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體 |
只含Na2CO3 |
實驗2 |
第一步:取b試管上層清液滴加過量CaCl2溶液,產生白色沉淀并過濾 第二步:在濾液中滴加酚酞,溶液 無明顯現象 無明顯現象 (填現象) |
只含Na2CO3 |
(3)丙同學認為實驗1的結論不嚴謹,理由是
產生使澄清石灰水變渾濁的氣體,只能證明由碳酸鈉,不能證明其中不含氫氧化鈉
產生使澄清石灰水變渾濁的氣體,只能證明由碳酸鈉,不能證明其中不含氫氧化鈉
。
【得出結論】
(4)結合實驗現象,該制氧機的制氣原理有兩步反應,寫出第二步的化學方程式:
①2Na
2CO
3?3H
2O
22Na
2CO
3+3H
2O
2;
②
。
【探究三】呼出氣體主要成分CO
2的性質探究
小明將制取的二氧化碳通入盛有少量澄清石灰水的試管中,發(fā)現石灰水先變渾濁后又澄清了這一異?,F象。
【查閱資料】
?。趸寂c水、碳酸鈣能通過化合反應生成可溶的碳酸氫鈣。
ⅱ.電導率傳感器用于測量溶液的導電性強弱,相同溫度下同種溶液離子濃度越大,電導率越大。
ⅲ.濁度傳感器用于測量溶液中懸浮物的多少,懸浮物越多則透光率越小,濁度值越小,溶液透明時濁度值(透光率)為100%。
【實驗驗證】該同學將制得的二氧化碳持續(xù)通入少量澄清石灰水中,用電導率傳感器采集數據,如圖3所示。
【分析推理】
(5)①實驗中0~10s澄清石灰水變渾濁、溶液電導率降低的原因是
二氧化碳與石灰水反應生成碳酸鈣和水,溶液中離子的數量減少,溶液的電導率降低
二氧化碳與石灰水反應生成碳酸鈣和水,溶液中離子的數量減少,溶液的電導率降低
。
②10s后渾濁的液體又逐漸變澄清、溶液的電導率上升,是因為
碳酸鈣與二氧化碳、水反應生成可溶于水的碳酸氫鈣,溶液中鈣離子、碳酸氫根離子等濃度變大,導電能力增強
碳酸鈣與二氧化碳、水反應生成可溶于水的碳酸氫鈣,溶液中鈣離子、碳酸氫根離子等濃度變大,導電能力增強
。
【實驗再探究】
(6)若同時使用濁度傳感器測定反應過程中澄清石灰水變渾濁的情況,反應過程中溶液濁度與時間變化的曲線如圖4,下列說法不正確的是
a
a
(填字母)。
a.AB段溶液濁度變小是主要因為有氫氧化鈣固體析出
b.BC段濁度上升,此時溶液中Ca
2+濃度逐漸升高
c.最終溶液并未完全澄清
【答案】催化;稀鹽酸(合理即可);無明顯現象;產生使澄清石灰水變渾濁的氣體,只能證明由碳酸鈉,不能證明其中不含氫氧化鈉;2H
2O
22H
2O+O
2↑;二氧化碳與石灰水反應生成碳酸鈣和水,溶液中離子的數量減少,溶液的電導率降低;碳酸鈣與二氧化碳、水反應生成可溶于水的碳酸氫鈣,溶液中鈣離子、碳酸氫根離子等濃度變大,導電能力增強;a