Question

（6分）化學小組同學在實驗室發現了三瓶無標簽待區分的白色固體，標為A、B、C分別是碳酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈣中的一種。（提示：可溶性的鋇鹽有毒）

【提出問題】如何區分出三種物質?
【進行實驗】甲、乙兩位同學進行了如下實驗：
步驟一：甲、乙的實驗設計與操作相同，分別取A、B、C 瓶中的樣品少量于試管中，試管編號對應記為1、2、3號，加等量的水，觀察到2號中產生白色渾濁，1、3號中得到無色溶液。
步驟二：甲、乙的實驗操作如下圖所示：

【表達與交流】乙認為甲的實驗無法區分1、3號溶液，理由是（1）                
                                                           。
【證據與結論】經過思考，甲在步驟二的基礎上，繼續向1、3號管中加入足量稀鹽酸，1號中產生的明顯現象是（2）                 ，產生此現象的化學方程式為（3）                。乙同學在區分1、3號中的溶液時選擇的與甲不同類別的某試劑是（4）           。兩位同學通過實驗都區分出了三種固體。請將三種固體物質的化學式分別標在廣口瓶的標簽上（5）。
【反思與評價】對比甲、乙的實驗，請你從安全性、簡約性的角度對甲或乙同學的實驗進行評價 （6）                                               。

Answer 1

（1）由步驟一中的實驗現象可知2號對應的B瓶中的物質是碳酸鈣，所以1、3兩管中是硫酸鈉、碳酸鈉溶液，分別加入氯化鋇溶液會產生硫酸鋇和碳酸鋇白色沉淀，所以無法區分兩種物質
（2）白色固體（逐漸減少至）消失，產生氣泡
（3）BaCO₃+2HCl=BaCl₂+H₂O+CO₂↑
（4）酚酞溶液(或紫色石蕊溶液)
（5）見右圖(1分)

（6）安全性：甲的實驗設計不如乙好，甲在實驗中使用并生成了氯化鋇溶液，氯化鋇為重金屬鹽，其溶液有毒，可能會危害人體健康。若廢液未經處理即直接排放會造成水體污染（不符合綠色化學理念）；簡約性：乙同學的實驗設計比甲好，他選用了兩種試劑、通過兩步實驗就區分三種物質，實驗步驟少，使用試劑種類少

試題分析：（1）乙認為甲的實驗無法區分1、3號溶液，理由是：由步驟一中的實驗現象可知2號對應的B瓶中的物質是碳酸鈣，所以1、3兩管中是硫酸鈉、碳酸鈉溶液，分別加入氯化鋇溶液會產生硫酸鋇和碳酸鋇白色沉淀，所以無法區分兩種物質
（2） 步驟二的甲實驗加入氯化鋇溶液發生的反應：Na₂SO₄+BaCl₂==BaSO₄↓+2NaCl，Na₂CO₃+BaCl₂==BaCO₃↓+2NaCl，而碳酸鋇沉淀會溶于鹽酸，1號中產生的明顯現象是：白色固體（逐漸減少至）消失，產生氣泡
（3） 產生上述現象的化學方程式為 ：BaCO₃+2HCl=BaCl₂+H₂O+CO₂↑
（4）乙同學在區分1、3號中的溶液時選擇的與甲不同類別的某試劑，甲選的是鹽溶液，所以可根據碳酸鈉溶液呈堿性，所以可選擇酚酞溶液(或紫色石蕊溶液)來區分
（5）根據上面的推斷，故A為碳酸鈉溶液，B為碳酸鈣，C為硫酸鈉，見上圖
（6）對比甲、乙的實驗，從安全性、簡約性的角度對甲或乙同學的實驗進行評價：安全性：甲的實驗設計不如乙好，甲在實驗中使用并生成了氯化鋇溶液，氯化鋇為重金屬鹽，其溶液有毒，可能會危害人體健康。若廢液未經處理即直接排放會造成水體污染（不符合綠色化學理念）；簡約性：乙同學的實驗設計比甲好，他選用了兩種試劑、通過兩步實驗就區分三種物質，實驗步驟少，使用試劑種類少