Question

工業用碳酸鈉溶液與石灰水反應制燒堿．對于碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應，化學小組同學將其產物進行過濾，并對濾液進行如下探究．
提出假設：假設一：濾液中只含氫氧化鈉
假設二：濾液中含氫氧化鈉和氫氧化鈣
假設三：濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉
假設四：濾液中含氫氧化鈉、氫氧化鈣和碳酸鈉
甲同學設計了如下實驗方案：已知：Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓（白色）

實驗步驟	實驗現象	結論
取少量濾液放在試管中，再滴入氯化鈣溶液	若生成白色沉淀	碳酸鈉過量
	若無明顯現象	恰好反應

試回答：
（1）寫出碳酸鈉溶液與石灰水反應的化學方程式

 

．
（2）哪種假設不合理，試說明理由

 

．
（3）乙同學認為甲同學設計方案還不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應，她的理由
是

 

．
（4）丙同學認為要說明碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應，還需在甲同學實驗方案的基礎
上進行實驗．她的實驗方案是：

實驗步驟	實驗現象和結論

（5）取18.6g氫氧化鈉樣品（樣品中的雜質是碳酸鈉），加水溶解得到溶液A，取A溶液的1/10向其中逐滴加入一定濃度的稀鹽酸，并同時記錄放出CO₂的質量和消耗鹽酸的質量（所得數據如圖）．試計算：

①鹽酸中溶質的質量分數為

 

%．
②樣品中碳元素的質量分數為

 

%．

Answer 1

分析：對反應后溶液中的物質進行假設，從兩個方面來思考，一是恰好完全反應，二是有一種反應物過量，不可能兩種反應物都過量；含碳酸鈉雜質的氫氧化鈉樣品中加入稀鹽酸，首先發生的是酸堿中和反應，其次才發生碳酸鈉和鹽酸的反應；樣品中的碳元素最終都轉化到了二氧化碳中，所以求樣品中碳元素質量分數，要先找出二氧化碳中碳元素質量．

解答：解：（1）碳酸鈉和氫氧化鈣發生的是復分解反應，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）很顯然假設四不成立，因為碳酸鈉和氫氧化鈣是反應物，二者不可能都剩余；
（3）甲同學的方案不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應，因為如果是假設二成立，過量的氫氧化鈣和氯化鈣也不反應，無現象；
（4）在甲同學實驗方案的基礎上，要說明碳酸鈉溶液與石灰水恰好完全反應，應取甲同學實驗后的清液放在試管中，再通入足量的二氧化碳，如果溶液變渾濁說明濾液中含氫氧化鈣；如果溶液無變化說明不含氫氧化鈣；
（5）①設鹽酸溶質的質量分數為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
        73             44
     （14.6g-7.3g）x   0.44g

73

44

=

(14.6g-7.3g)x

0.44g

     x=10%
②0.44g二氧化碳中碳元素的質量為：0.44g×

12

44

=0.12g
18.6g樣品中所含的碳元素的質量為：0.12g×10=1.2g
所以樣品中碳元素的質量分數為：

1.2g

18.6g

×100%=6.5%
故答案為：
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
（2）假設四不合理，因為氫氧化鈣溶液與碳酸鈉溶液不能共存．
（3）若氫氧化鈣過量與氯化鈣不發生反應
（4）

實驗步驟	實驗現象和結論
取甲同學實驗后的清液放在試管中，再通入足量的二氧化碳（或滴入碳酸鈉溶液），觀察	溶液變渾濁，含有氫氧化鈣
	溶液不變渾濁，不含氫氧化鈣

（5）鹽酸中溶質的質量分數為10%，樣品中碳元素的質量分數為6.5%．

點評：此題是有關反應后溶液中成分的探究題，其中又有根據方程式的計算題，步驟較多，做題過程比較繁瑣，屬于較難題型．