Question

9．在濃CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂，可以制得納米級碳酸鈣（粒子直徑在1～10nm之間）．如圖所示A～E為實驗室常見的儀器裝置（部分固定夾持裝置略去），請根據(jù)要求回答問題．

（1）實驗室制備NH₃的反應方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）實驗室制取、收集干燥的NH₃，需選用上述儀器裝置的接口連接順序是（選填字母）：a接d，e接g，f接h；
（3）向濃CaCl₂溶液中通入NH₃和CO₂氣體制納米級碳酸鈣時，應先通入的氣體是NH₃，試寫出制納米級碳酸鈣的離子方程式Ca²⁺+2NH₃+H₂O+CO₂=CaCO₃↓+2NH₄⁺；
（4）在濃CaCl₂溶液和NH₃用量正確的情況下，CO₂不足或過量都會導致納米級碳酸鈣產(chǎn)量下降，若CO₂過量溶液中大量存在的離子有（不考慮弱電解質的電離和鹽類水解產(chǎn)生的少量離子）Ca ²⁺、NH₄⁺、HCO₃^-、Cl^-，
（5）取反應后去除了CaCO₃的溶液分別做以下實驗，下列實驗判斷合理的是：B．
A．滴加少量Na₂CO₃溶液，若有沉淀說明CO₂一定不足
B．滴加少量鹽酸，若有氣泡，CO₂一定過量
C．測量溶液pH，若大于7，CO₂一定不足量
D．滴加少量BaCl₂溶液，若無沉淀，CO₂一定沒有過量
（6）試設計簡單的實驗方案，判斷所得碳酸鈣樣品顆粒是否為納米級與水混合，試驗觀察丁達爾效應．

Answer 1

分析 （1）實驗室制取氨氣采用氯化銨和氫氧化鈣反應制得，生成氯化鈣、氨氣和水；
（2）根據(jù)反應物的狀態(tài)、反應條件選取反應裝置，根據(jù)氣體的溶解性、密度選擇收集裝置，注意干燥管的使用原則是大口進小口出；
（3）根據(jù)二氧化碳和氨氣的溶解性判斷先通入的氣體，由反應物和生成物寫出方程式；
（4）在濃CaCl₂溶液和NH₃用量正確的情況下，若二氧化碳過量，二氧化碳、碳酸鈣和水反應生成碳酸氫鈣；
（5）取反應后去除了CaCO₃的溶液，滴加少量Na₂CO₃溶液，若有沉淀不能說明CO₂不足，二氧化碳足量濾液中也含有鈣離子，
滴加少量鹽酸，若有氣泡，為碳酸氫根離子和酸的反應，CO₂一定過量，測量溶液pH，若大于7，說明溶液呈堿性，可能為碳酸氫鈉溶液，滴加少量BaCl₂溶液，若無沉淀，可能為碳酸氫鋇溶液；
（6）碳酸鈣樣品顆粒如果為納米級，納米級的顆粒在膠體范圍內，所以根據(jù)膠體的性質確定實驗方案．

解答 解：（1）實驗室用氯化銨和堿石灰反應制取氨氣，即堿與鹽反應生成新堿和新鹽，化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）實驗室制取氨氣采用固體、固體加熱型裝置，所以應選A為反應裝置；生成物中含有水，氨氣屬于堿性氣體，所以應選擇堿性物質吸收水蒸氣，故選C；氨氣極易溶于水，且氨氣的密度小于空氣的密度，所以應采用向下排空氣法收集，故選D；氨氣有刺激性氣味，所以不能直接排空；氨氣極易溶于水，所以尾氣處理應采用防止倒吸裝置，用水吸收即可，故選E；注意干燥管的使用原則是大口進小口出，所以儀器裝置的接口連接順序是d、e、g、f，
故答案為：d；e；g；f；
（3）氨氣極易溶于水，二氧化碳不易溶于水，所以應先通入氨氣；氨氣溶于水生成氨水，溶液呈堿性，二氧化碳是酸性氣體，能和堿反應生成碳酸銨，碳酸銨和氯化鈣發(fā)生復分解反應生成碳酸鈣和氯化銨CaCl₂+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl，離子反應為：Ca²⁺+2NH₃+H₂O+CO₂=CaCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案為：NH₃；Ca²⁺+2NH₃+H₂O+CO₂=CaCO₃↓+2NH₄⁺；
（4）若二氧化碳過量，二氧化碳、碳酸鈣和水反應生成碳酸氫鈣導致碳酸鈣的量減少，碳酸氫鈣是可溶性的強電解質，在水溶液里電離出鈣離子、碳酸氫根離子，溶液中還含有氯離子和銨根離子，
故答案為：Ca ²⁺、NH₄⁺、HCO₃^-、Cl^-；
（5）根據(jù)（4）可知：若CO₂過量溶液中大量存在的離子有Ca ²⁺、NH₄⁺、HCO₃^-、Cl^-；
A．滴加少量Na₂CO₃溶液，若有沉淀，為碳酸根離子和鈣離子的反應，可以為CO₂足量，溶液中存在HCO₃^-，故A錯誤；
B．滴加少量鹽酸，若有氣泡，為碳酸氫根離子和酸的反應，CO₂一定過量，故B正確；
C．碳酸氫鈉為弱酸的酸式鹽，溶液呈堿性，測量溶液pH，若大于7，也能為碳酸氫鈉溶液，即CO₂足量的情況，故C錯誤；
D．CO₂過量溶液中大量存在的離子有Ca ²⁺、NH₄⁺、HCO₃^-、Cl^-，滴加少量BaCl₂溶液，無沉淀，故D錯誤；
故答案為：B；
（6）碳酸鈣樣品顆粒如果為納米級，納米級的顆粒在膠體范圍內，所以具有膠體的性質，運用膠體的丁達爾效應判斷；取少量樣品和水混合形成分散系，用一束光照射，若出現(xiàn)一條光亮的通路，則是納米級，否則不是，
故答案為：與水混合，試驗觀察丁達爾效應．

點評 本題考查了納米級碳酸鈣的實驗室制法，題目難度中等，側重于學生的分析、實驗能力的考查，明確原理是解題關鍵，注意根據(jù)反應物的狀態(tài)、反應條件選取反應裝置，根據(jù)氣體的溶解性、密度選擇收集裝置．