二、填空題
13.(2015·西安八校聯(lián)考,8分)某研究性學(xué)習(xí)小組在網(wǎng)上收集到信息:鉀、鈣、鈉、鎂等活潑金屬都能在CO2氣體中燃燒。他們對鈉在CO2氣體中燃燒后的產(chǎn)物中的白色物質(zhì)進(jìn)行了如下探究:
【實驗】將燃燒的鈉迅速伸入盛滿CO2的集氣瓶中,鈉在其中繼續(xù)燃燒,反應(yīng)后冷卻,瓶底附著黑色顆粒,瓶壁上粘附著白色物質(zhì)。
【提出假設(shè)】
假設(shè)1:白色物質(zhì)是Na2O
假設(shè)2:白色物質(zhì)是Na2CO3
假設(shè)3:白色物質(zhì)是Na2O和Na2CO3的混合物
【設(shè)計實驗方案·驗證假設(shè)】該小組對燃燒后的白色產(chǎn)物進(jìn)行如下探究:
實驗操作 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 方案1 取少量白色物質(zhì)于試管中,加入適量水,振蕩,樣品全部溶于水,向其中加入無色酚酞試液 溶液變
成紅色 白色物質(zhì)
為Na2O 方案2 ①取少量白色物質(zhì)于試管中,加入適量水,振蕩,樣品全部溶于水,向其中加入過量的CaCl2溶液 出現(xiàn)白
色沉淀 ②靜置片刻,取上層清液于試管中,滴加無色酚酞試液 無明顯
現(xiàn)象 【思考與交流】
(1)甲同學(xué)認(rèn)為方案1得到的結(jié)論不正確,其理由是:______________________________。
(2)乙同學(xué)認(rèn)為方案2得到的結(jié)論正確,白色物質(zhì)為:______________________________。
(3)通過方案1和方案2的實驗,你認(rèn)為上述三個假設(shè)中,_____________________成立。你的理由是:______________________________。
(4)鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為:______________________________。
(5)丙同學(xué)認(rèn)為白色物質(zhì)有可能是氫氧化鈉,你是否同意丙同學(xué)的觀點,并簡述理由:______________________________。
解析:本題考查了Na與CO2反應(yīng)的實驗探究,意在考查考生對化學(xué)實驗方案的分析和評價能力。(1)Na2O、Na2CO3溶于水所得溶液均呈堿性,因此不能通過加入無色酚酞試液后溶液變紅判斷白色物質(zhì)為Na2O。(2)~(3)方案2的①中產(chǎn)生白色沉淀,說明白色物質(zhì)中有Na2CO3,②中滴加無色酚酞試液溶液不變紅色,說明白色物質(zhì)中無Na2O,因此白色物質(zhì)為Na2CO3。(4)根據(jù)Na轉(zhuǎn)化為Na2CO3可知,Na作還原劑,則CO2作氧化劑轉(zhuǎn)化為C,化學(xué)方程式為:4Na+3CO22Na2CO3+C。(5)丙同學(xué)的觀點不正確,因為反應(yīng)物為Na、CO2,不含氫元素,故不可能生成NaOH。
答案:(1) Na2CO3溶液顯堿性,也會使酚酞變紅
(2)Na2CO3
(3)假設(shè)2 方案2的①中出現(xiàn)了白色沉淀,說明有CO,②中加酚酞無明顯現(xiàn)象,說明無Na2O
(4)4Na+3CO22Na2CO3+C
(5)不同意,因為反應(yīng)體系中無氫元素(或其他合理答案)
14.(2015·昆明二檢)鎂及其化合物有廣泛用途。工業(yè)上以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含SiO2及少量FeCO3等雜質(zhì))為原料制備納米氧化鎂的實驗流程如下:
(1)加入H2O2氧化時,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________。
(2)在實驗室煅燒濾渣2制得的金屬氧化物為________(填化學(xué)式),需要的儀器除酒精燈、三腳架以外,還需要________(填序號)。
、僬舭l(fā)皿 ②坩堝、勰嗳恰、苁蘧W(wǎng)
(3)在一定條件下CO(NH2)2可與H2O反應(yīng)生成CO2和一種弱堿,反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。
(4)25 ℃時,加入CO(NH2)2至開始產(chǎn)生沉淀,溶液的pH=10時,c(Mg2+)=________mol·L-1。已知:25 ℃Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
(5)工業(yè)上還可用氯化鎂和碳酸銨為原料,采用直接沉淀法制備納米MgO。下左圖為反應(yīng)溫度對納米MgO產(chǎn)率和粒徑的影響,據(jù)圖分析反應(yīng)的最佳溫度為________。
(6)Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如上右圖。該電池工作時,石墨電極發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________________。
解析:本題以化工流程為載體,考查元素化合物的性質(zhì)、實驗基本操作、溶度積計算和原電池理論,意在考查考生綜合應(yīng)用化學(xué)知識和理論解答化學(xué)問題的能力。(1)菱鎂礦中含有FeCO3,加入稀硫酸后溶液中含有還原性的Fe2+,再加入過氧化氫時,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+,過氧化氫被還原為水,書寫離子方程式時要注意使電荷守恒。(2)用氨水調(diào)節(jié)溶液pH,F(xiàn)e3+以Fe(OH)3的形式析出,故濾渣2為Fe(OH)3,該物質(zhì)煅燒分解生成氧化鐵和水;實驗室煅燒固體用坩堝,坩堝需要放置在泥三角上。注意:蒸發(fā)用蒸發(fā)皿,煅燒用坩堝。(3)由兩種反應(yīng)物和生成物之一CO2,結(jié)合元素守恒可知生成的弱堿為氨水。(4)Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=c(Mg2+)×(10-4)2=1.8×10-11,故c(Mg2+)=1.8×10-3 mol/L。(5)由圖象可得出50 ℃時,MgO產(chǎn)率最高,且高于50 ℃,粒徑減小幅度較小,即高于50 ℃,溫度對粒徑影響不大,故最佳溫度為50 ℃。(6) Mg-H2O2電池工作時,Mg電極為負(fù)極,石墨電極為正極,正極上H2O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-。
答案:(1)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(2)Fe2O3 ②③
(3)CO(NH2)2+3H2O===CO2↑+2NH3·H2O
(4)1.8×10-3 (5)50 ℃
(6)H2O2+2e-===2OH-