Question

堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的固體混合物，是實驗室常用的干燥劑．相關信息如下表所示．同學們為確認一瓶久置的“堿石灰”（可能已部分變質或全部變質）樣品的成分，進行如下探究．

[小資料] ①堿石灰是氧化鈣、氫氧化鈣的固體混合物．易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳． ②氯化鈣溶液顯中性．

[提出問題]實驗室中久置的堿石灰樣品的成分是什么？
[進行猜想]久置的堿石灰樣品中可能含有CaO、NaOH、Na₂CO₃、Ca（OH）₂、CaCO₃等成分．用化學方程式表示樣品中含有Ca（OH）₂或Na₂CO₃可能含有的原因______（寫一個）．
[探究過程]

試回答下列問題：
（1）操作①的名稱是______，溶液C中一定含______離子．
（2）溶液A中加入CaCl₂溶液后產生固體，說明樣品中一定含有______，反應的方程式為______．
（3）向溶液A中加入CaCl₂溶液后，證明CaCl₂溶液過量的方法是______．
[實驗結論]
依據上述實驗操作過程及現象，綜合對濾液和固體成分的探究，下列對樣品成分的分析正確的是______（填序號）．
①樣品中一定含NaOH               
②樣品中一定含Na₂CO₃
③樣品中含NaOH、CaO中的一種或兩種
[拓展延伸]
為測定實驗室中一瓶變質的燒堿中NaOH的含量，某同學取適量的燒堿樣品，溶于一定量的水得到200g溶液；再加入200g稀硫酸（足量）充分攪拌到不再放出氣泡為止，稱量溶液為395.6g．請分析計算：
（1）反應產生的CO₂的質量為______ g．
（2）若所取燒堿樣品為50.0g，則樣品中NaOH的質量分數是多少？（寫出計算過程）______．
（3）用同濃度的硫酸，分別與未變質、部分變質、或全部變質（雜質都是Na₂CO₃）的燒堿樣品反應，需要硫酸的質量都相等．從鈉元素質量守恒的角度解釋其原因是：______．

Answer 1

【答案】分析：[進行猜想]根據題目信息可知，堿石灰的成分是氧化鈣和氫氧化鈉，氧化鈣和水生成氫氧化鈣，氫氧化鈉和二氧化碳生成碳酸鈉．寫出方程式；
[實驗過程]
（1）濁液分離成固體B和溶液A，過濾的使用范圍就是把不溶性固體和液體分離，酚酞遇堿變紅．
（2）根據物質的組成可知，碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣和氯化鈉．
（3）檢驗物質一般選用生成沉淀或者氣體的反應，碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣和氯化鈉．
[實驗結論]根據流程圖分析，判斷哪些是肯定存在，哪些是可能
[拓展延伸]根據質量差分析并按照化學方程式的步驟書寫出完整的過程．
解答：解：[進行猜想]根據題目信息可知，堿石灰的成分是氧化鈣和氫氧化鈉，氧化鈣和水生成氫氧化鈣，氫氧化鈉和二氧化碳生成碳酸鈉．故答案為：CaO+H₂O═Ca（OH）₂（或2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O等，答案合理即可）
[實驗過程]
（1）濁液分離成固體B和溶液C，不溶性固體和液體分離符合過濾的使用范圍；根據酸堿指示劑的變色范圍可知，堿性物質能使酚酞試液變成紅色，而堿的共同特征是都含有 OH^-
．故答案為：過濾，OH^-．
（2）根據物質的組成可知，只有碳酸鈉可以和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀．故答案為：碳酸鈉，Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl+CaCO₃↓
（3）檢驗物質一般選用生成沉淀或者氣體的反應，碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣和氯化鈉．故答案為：取溶液C于試管中滴加碳酸鈉溶液，有白色沉淀生成．
[實驗結論]樣品溶于水后，燒杯內壁發熱，說明有氧化鈣或者是氫氧化鈉，氧化鈣和水反應放出較多熱量，氫氧化鈉是溶解放熱；過濾得到固體B，說明B是碳酸鈣（這個碳酸鈣可能是氧化鈣與二氧化碳反應的結果，也包含氫氧化鈉變質后的碳酸鈉與氫氧化鈣反應的結果；溶液A中加入氯化鈣生成碳酸鈣沉淀，說明含有碳酸鈉；由于加入了過量的氯化鈣溶液，所以在溶液C中無碳酸鈉剩余，當酚酞呈現紅色時說明有堿性物質存在，由于加入的氯化鈣對應沉淀，所以A中無氫氧化鈣溶液，所以C處只能是氫氧化鈉存在．．則原混合物中一定含有碳酸鈉和氫氧化鈉．故答案為：①②③．
[拓展延伸]
（1）根據反應前后質量差：200克+200克-395.6克=4.4克就是二氧化碳的質量；
（2）解：設所取樣品中含有Na₂CO₃的質量為x．
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂ SO₄+H₂O+CO₂↑
106                       44
x                        4.4g
                    
  則燒堿樣品中 NaOH%=×100%=78.8%  
答：燒堿樣品中NaOH的質量分數為78.8%．
（3）2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O    Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
根據元素守恒的角度看，從兩個方程式均可得出都是每46g鈉元素生成142g硫酸鈉，消耗98g硫酸．
故答案為：
[進行猜想]CaO+H₂O═Ca（OH）₂（或2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O等，答案合理即可）
[實驗過程]（1）過濾    OH^-
（2）碳酸鈉    Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl+CaCO₃↓
（3）取溶液C于試管中滴加碳酸鈉溶液，有白色沉淀生成，說明CaCl₂溶液已過量
[實驗結論]（1）①②③
[拓展延伸]
（1）4.4
（2）解：設所取樣品中含有Na₂CO₃的質量為x．
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂ SO₄+H₂O+CO₂↑
106                       44
x                        4.4g
                         
則燒堿樣品 NaOH%=×100%=78.8%
        
答：燒堿樣品中NaOH的百分含量為78.8%．
（3）氫氧化鈉和碳酸鈉都是每46g鈉元素生成142g硫酸鈉，消耗98g硫酸
點評：[實驗結論]不好處理，做題時要前后對照，因果要清楚，酚酞變紅的因素較多，比如氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鈣等．