Question

在學(xué)習(xí)鹽的性質(zhì)時，某組同學(xué)將碳酸鈉溶液和一瓶標簽破損的溶液M（如圖1）進行反應(yīng)，有白色沉淀產(chǎn)生，過濾后得到澄清濾液．同學(xué)們對該實驗進行了一系列的探究．

Ⅰ．定性探究：
探究一：M溶液中的溶質(zhì)是什么？
（1）【提出猜想】該組同學(xué)認為M溶液的溶質(zhì)有兩種可能：
①是

 

，
②是CaCl₂．
【收集資料】CaCl₂水溶液呈中性．
（2）【設(shè)計實驗】同學(xué)們設(shè)計了如下方案并進行實驗：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取少量M溶液于試管中，向其中滴加		猜想①正確．碳酸鈉與其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

探究二 過濾后澄清濾液中會有哪些溶質(zhì)？
【提出猜想】猜想一：NaOH 和Na₂CO₃；
猜想二：

 

；
猜想三：NaOH．
（3）【實驗驗證】同學(xué)們經(jīng)過交流討論，設(shè)計以下實驗方案確定濾液中溶質(zhì)的組成：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
分別取少量濾液于A、B兩支試管中，A中加入CaCl2溶液， B中加入   溶液	若A中產(chǎn)生白色沉淀，B中沒有沉淀	“猜想一”成立
		“猜想二”成立
		“猜想三”成立

Ⅱ．定量探究：
【提出問題】過濾后澄清濾液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)是多少？
【設(shè)計實驗】
小明同學(xué)取100g過濾后澄清濾液于燒杯中，向燒杯中逐滴加入過量的稀鹽酸，產(chǎn)生的氣體與所加入稀鹽酸質(zhì)量關(guān)系如圖2所示：計算過濾后澄清濾液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)是多少？（請列出計算過程）

Answer 1

考點：缺失標簽的藥品成分的探究,有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的簡單計算,堿的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：科學(xué)探究,綜合計算（圖像型、表格型、情景型計算題）

分析：Ⅰ．定性探究：
 （1）【提出猜想】①根據(jù)碳酸鈉的性質(zhì)和部分標簽的內(nèi)容進行猜想；
（2））【設(shè)計實驗】根據(jù)氫氧化鈣或氯化鈣溶液的酸堿性分析設(shè)計實驗，根據(jù)反應(yīng)寫出反應(yīng)的方程式；
探究二
【提出猜想】猜想二：根據(jù)碳酸鈉與氫氧化鈣的反應(yīng)及反應(yīng)物的量分析猜想；
（3））【實驗驗證】
根據(jù)氫氧化鈉、碳酸鈉能與鹽酸反應(yīng)分析實驗的結(jié)論；
根據(jù)碳酸鈉與氯化鈣的反應(yīng)、氫氧化鈣與碳酸鈉的反應(yīng)完成實驗．
【設(shè)計實驗】根據(jù)題中信息解答；

解答：解：
Ⅰ．定性探究：
 （1）【提出猜想】①有標簽可知，溶液為鈣的化合物溶液，能與碳酸鈉的反應(yīng)可能是氫氧化鈣或氯化鈣；
（2））【設(shè)計實驗】由于氫氧化鈣溶液顯堿性，氯化鈣溶液呈中性，所以，設(shè)計實驗如下；

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取少量M溶液于試管中，向其中滴加酚酞	溶液變紅	猜想①正確，碳酸鈉與其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH

探究二【提出猜想】由于碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，由于反應(yīng)的量不同，所以，過濾后澄清濾液中會有的溶質(zhì)可能是NaOH和Na₂CO₃或NaOH和Ca（OH）₂ 或NaOH；
（3）【實驗驗證】由于溶液中氫氧化鈉能與加入的少量鹽酸反應(yīng)，即使溶液中有碳酸鈉也可能不產(chǎn)生氣體．所以，他們的實驗結(jié)論不正確；
由于碳酸鈉與氯化鈣的反應(yīng)生成沉淀、氫氧化鈣與碳酸鈉的反應(yīng)生沉淀，所以，設(shè)計實驗如下：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
分別取少量濾液于A、B兩支試管中，A中加入CaCI2溶液，B中加入Na2CO3溶液	若A中產(chǎn)生白色沉淀，B中沒有沉淀	“猜想一”成立
	若A中沒有沉淀，B中產(chǎn)生沉淀	“猜想二”成立
	若AB中都沒有沉淀	“猜想三”成立

【設(shè)計實驗】
由圖象可知，在檢驗樣品中的雜質(zhì)時加入稀鹽酸，并無二氧化碳氣體產(chǎn)生，原因是在堿性溶液中，鹽酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)，不產(chǎn)生氣體；當氫氧化鈉與鹽酸完全反應(yīng)后，開始與樣品中的碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳氣體，當繼續(xù)滴加鹽酸時，最終產(chǎn)生的氣體質(zhì)量為2.2g，并且不再變化，說明樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)完畢．
設(shè)與Na₂CO₃反應(yīng)的HCl的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73             44
        x             2.2g

73

44

=

x

2.2g

    x=3.65g        
稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是

3.65g

50g

×100%=7.3%
設(shè)樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為y，
NaOH+HCl═NaCl+H₂O
 40   36.5   
 y    100g×7.3%       

40

36.5

=

y

100g×7.3%

y=2g
過濾后澄清濾液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)是

2g

100g

×100%=2%
答案：
Ⅰ．定性探究：
（1）氫氧化鈣，
（2）無色酚酞   溶液變紅    Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
猜想二：NaOH和Ca（OH）₂；
（3）Na₂CO₃；若A中沒有沉淀，B中產(chǎn)生白色沉淀；若A、B兩支試管中都沒有沉淀產(chǎn)生．
【設(shè)計實驗】過濾后澄清濾液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)是2%

點評：本考點探究了物質(zhì)的組成成分，解答本題關(guān)鍵是在分析過濾后溶液中溶質(zhì)成分時不僅要看生成物中溶質(zhì)，還要看反應(yīng)物是否有剩余，檢驗鈣離子可以用碳酸根離子來考慮，檢驗碳酸根離子，可以用鈣離子檢驗．本考點主要出現(xiàn)在實驗題中．