20. 打开碳酸饮料瓶盖时,会有大量含有二氧化碳气体的气泡逸出。某项目学习小组对二氧化碳溶解能力进行了如下实验探究。
【查阅资料】通常状况下,1体积水约能溶解1体积二氧化碳,所得饱和溶液pH约为5.6。
I.探究通常状况下,二氧化碳在水中溶解的体积
实验1:
(1)如图1,进行实验前需先将甲装置中的空气排尽,其操作是:打开弹簧夹K
1,关闭其余弹簧夹;打开活塞,滴加稀盐酸至空气排尽。甲中发生反应的化学方程式为
______;检验甲中空气已排尽的方法是
________。
(2)关闭K
1,打开K
2,K
3。待丙装置中收集半瓶气体时,关闭活塞K
2和K
3,充分振荡丙装置。然后用pH计测得如下数据:
分析可知,在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积
_________(填“大于”“小于”“等于”)丙和丁装置中溶液的总体积。
(3)实验1说明,通常状况下,在生成较大量二氧化碳时,可以用
______收集二氧化碳气体。
II.比较二氧化碳在不同物质中的溶解能力
实验2:
四个烧瓶中收集250mL的气体,分别加入50mL不同液体,通过压强传感器测定瓶中压强变化(实验前烧瓶内压强为104.20kPa,实验过程中保持温度恒定)。
实验操作 | 实验序号 | 烧瓶中气体 | 注射器中物质 | 实验后瓶内压强 |
| 实验① | 空气 | 水 | 130.25kPa |
实验② | CO2 | 水 | 104.98kPa |
实验③ | CO2 | 盐酸 | 106.67kPa |
实验④ | CO2 | 小苏打的水溶液 | 103.40kPa |
【解释与结论】
(4)实验①的作用是
______。实验后瓶内的压强,实验②小于实验①的原因是
_______。
(5)比较实验②、③、④的数据,可得出CO
2在三种液体中溶解能力的关系是
________。
III.探究实验的废液处理
项目小组完成探究实验后,产生大量废液。经理论分析和实验确定废液中含NaCl、CaCl
2和HCl。小组决定用Na
2CO
3除去废液中CaCl
2和HCl后再利用,如何估算Na
2CO
3固体的用量?
实验3:
取100mL废液样品于烧杯中,逐滴滴加5.3%的Na
2CO
3溶液,用pH传感器测定滴加过程中溶液的pH。实验结果如20—图2所示。
【讨论与交流】
(6)a→b阶段,观察到烧杯中的现象是
______。
(7)b点后曲线平缓阶段,对应的化学方程式为
______。
(8)c点时,取少量烧杯中的清液于试管中,滴加CaCl
2溶液,有白色沉淀生成,说明处理100mL废液,所需5.3%的Na
2CO
3溶液的体积
______120mL(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(9)将烧杯中的沉淀过滤、洗涤、干燥、称重,质量为4g。那么,处理项目组800mL的废液,理论上需要Na
2CO
3固体
______g。(实验所用5.3%Na
2CO
3溶液的密度近似看做1g/mL)