Question

9．红枣包装中常使用一种袋装防腐剂，品名为“504双吸剂”．其标签如下图所示．同学们对一包久置的“504双吸剂”固体样品很好奇，设计实验进行探究．
【提出问题】久置固体的成分是什么？
【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁．
【猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃．
【实验探究1】甲同学的方案：

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量固体放于试管中，加足量蒸馏水溶解，静止后取上层清液滴加无色酚酞溶液	固体溶解时试管外壁发烫，试管地步有不溶物，溶液发红．	固体中一定含有CaO 和氢氧化钙
（2）另取少量固体放于试管中，滴加足量的稀盐酸．	固体逐渐消失，有无色气体产生，得到浅绿色溶液．	固体中一定含有Fe，一定不含Fe2O3
（3）将步骤（2）中产生的气体通入澄清石灰水中	澄清的石灰石变浑浊	固体中一定含有CaCO3

【实验质疑】
（1）乙同学认为甲同学的实验中不能得出一定含有Ca（OH）₂的结论，理由是氧化钙与水反应生成的氢氧化钙也能使无色酚酞变红，不能确定原固体中是否含有氢氧化钙．
（2）丙同学任务甲同学的实验并不能得出一定不含Fe₂O₃的结论，理由是氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色．
【实验探究2】
乙、丙同学设计如下实验方案继续验证：

（1）③中反应的化学方程式是Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（2）乙、丙同学实验中又能得到固体样品中一定还含有Fe₂O₃，仍有一种物质不能沉淀，该物质是Ca（OH）₂．
（3）乙、丙同学又经过实验测得上述残留固体中含改物质的总质量为1.6g，滤渣B中CaCO₃的质量为1.0g，滤渣C的质量为1.0g．
【实验结论】综合上述实验及所给的数据，久置固体的成分是Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．

Answer 1

分析 【实验探究1】固体溶解时放出大量热，因为生石灰溶于水生成熟石灰放出大量的热，由此可以判断固体中一定含有氧化钙；但氧化钙与水反应生成的氢氧化钙也能使无色酚酞变红，不能确定原固体中是否含有氢氧化钙．取少量固体放于试管中，滴加足量的稀盐酸，固体逐渐消失，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，固体中一定含有铁，不一定不含Fe₂O₃理由是：氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色．将生成的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，说明固体中一定含有CaCO₃．
【实验探究2】
由乙丙同学的设计方案可知：磁铁吸引了铁粉，②中滤液A中的氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠；取滤渣B于试管中，加入适量稀盐酸，有气泡冒出，溶液变为黄色，说明含有碳酸钙和氧化铁．仍有一种物质氢氧化钙不能确定，因此经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为1.6g，而滤渣B中CaCO₃的质量为1.0g，故氧化钙或氢氧化钙或两者混合物质量为0.6g，与碳酸钠反应生成的滤渣C碳酸钙的质量为1.0g，C中钙元素质量是：1.0g×$\frac{40}{100}$×100%=0.4g，根据反应前后钙元素守恒，假设0.6g全是氧化钙，则含钙元素质量为0.6g×$\frac{40}{56}$×100%=0.428g，假设全是氢氧化钙，则钙元素质量为0.6×$\frac{40}{74}$×100%=0.324g，而C中钙元素质量为0.4g，因此是氧化钙和氢氧化钙的混合物，即久置固体的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．

解答 解：【实验探究1】甲同学的方案：
（1）取少量固体放于试管中，加足量蒸馏水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液，固体溶解时试管外壁发烫，说明一定含有氧化钙，氧化钙溶于水放出大量的热，试管底部有不容物，溶液变红，不一定含有氢氧化钙，因为氧化钙和水反应生成氢氧化钙，也能使酚酞试液变红；
（2）另取少量固体放于试管中，滴加足量的稀盐酸，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，固体中一定含有铁，不一定不含Fe₂O₃，因为氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色．
（3）将步骤（2）中产生的气体通入到澄清的石灰水中，石灰水变浑浊，说明固体中一定含有碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应产生二氧化碳使石灰水变浑浊．
【实验探究2】
（1）由乙丙同学的设计方案可知：磁铁吸引了铁粉；固体溶于水后，滤液A中的氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠，化学方程式为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）对滤渣B的探究：①取滤渣B于试管中，加入足量稀盐酸，有气泡冒出，溶液变为黄色，说明一定含有碳酸钙和氧化铁，碳酸钙与盐酸反应产生气泡，氧化铁与盐酸反应产生氯化铁溶于水呈黄色．
由乙丙同学的实验还不能确定一定含有氢氧化钙，因为氧化钙与水反应生成了氢氧化钙．
【实验结论】经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为1.6g，而滤渣B中CaCO₃的质量为1.0g，故氧化钙或氢氧化钙或两者混合物质量为0.6g，与碳酸钠反应生成的滤渣C碳酸钙的质量为1.0g，C中钙元素质量是：1.0g×$\frac{40}{100}$×100%=0.4g，根据反应前后钙元素守恒，假设0.6g全是氧化钙，则含钙元素质量为0.6g×$\frac{40}{56}$×100%=0.428g，假设全是氢氧化钙，则钙元素质量为0.6×$\frac{40}{74}$×100%=0.324g，而C中钙元素质量为0.4g，因此是氧化钙和氢氧化钙的混合物，即久置固体的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
故答案为：【实验探究1】CaO；稀盐酸；澄清的石灰水变浑浊；
【实验质疑】（1）氧化钙与水反应生成的氢氧化钙也能使无色酚酞变红，不能确定原固体中是否含有氢氧化钙
（2）氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色
【实验探究2】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）Fe₂O₃；Ca（OH）₂
【实验结论】Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃

点评 有关实验方案的设计和对实验方案的评价是中考的热点之一，设计实验方案时，要注意用最少的药品和最简单的方法；关于对实验设计方案的评价，要在两个方面考虑，一是方案是否可行，能否达到实验目的；二是设计的方法进行比较，那种方法更简便．本考点主要出现在实验题中．