Question

堿石灰是實驗室常用的干燥劑．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． 
【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，該反應的方程式為

 

．
（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】
（1）為測定實驗室中一瓶變質的燒堿中NaOH的含量，某同學取50.0g燒堿樣品，溶于一定量的水中得到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．請分析計算樣品中NaOH的質量分數是多少？（寫出計算過程）
（2）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

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．則可寫出化學方程式；
【實驗過程】
（1）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．則可寫出化學方程式；
（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，哪些是可能存在的；
【拓展延伸】（1）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；（2）利用質量守恒定律進行處理．

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）將濁液分離成固體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，說明CaCl₂溶液已過量．
【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，由于碳酸鈉和氫氧化鈣不能共存，所以A中無氫氧化鈣溶液，所以C處只能是氫氧化鈉存在．氫氧化鈉可能是原有的，也可能是樣品中含有Ca（OH）₂或CaO與樣品中的Na₂CO₃生成的，所以，樣品中的NaOH不是一定含有的，則原混合物中一定含有碳酸鈉，可能含有氫氧化鈉．故答案為：②③．
【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；
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

106

x

=

44

4.4g

，解得x=10.6g，則燒堿樣品中氫氧化鈉的質量分數=

50.0g-10.6g

50.0g

×100%=78.8%  
答：燒堿樣品中NaOH的質量分數為78.8%．
（2）由2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，可知：根據元素守恒的角度看，從兩個化學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）
【實驗過程】（1）過濾；  OH^-；    （2）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（合理即給分）
【實驗結論】②③
【拓展延伸】（1）燒堿樣品中NaOH的質量分數為78.8%．
（2）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：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．