Question

学习碳酸钠知识时，老师做碳酸钠溶液和澄清石灰水反应演示实验，并对浑浊液过滤，得到澄清滤液．课堂上老师的提问和同学们的回答如图所示：
（1）假设你是丁同学，请你也提出一个与甲、乙、丙同学不同的合理猜想，把猜想写在上图丁同学的对话框中．并对你自己的猜想设计一个简单的实验加以证明．

实验步骤	实验现象	反应的化学方程式
取样于试管中，______	______	______

（2）你认为甲、乙、丙同学的猜想都合理吗？如有不合理的请说明理由．______、______
（3）甲同学针对自己的猜想进行了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
取样于试管中，滴入几滴稀盐酸	没有气体产生	甲的猜想不成立

你认为甲同学的实验设计是否正确？请说明理由．______若丙同学也取该样于试管中，滴入几滴澄清石灰水，试管中溶液变浑浊，能否以此现象判断甲同学的猜想成立______．（填“能”或“不能”）
（4）若丙同学的猜想成立，实验时老师取了100克1.06%的碳酸钠溶液和101克的澄清石灰水反应，求过滤后所得溶液中溶质的质量分数（要写出具体的计算步骤）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据碳酸钠和氢氧化钙可发生反应，剩余物中两种反应物不会同时剩余进行解答；
（2）根据碳酸钠和氢氧化钙可发生反应，剩余物中两种不能共存的反应物不会同时剩余进行解答；
（3）根据碳酸盐的检验是采用加酸观察是否有气体产生的方法进行分析；碳酸钠会与氢氧化钠反应生成白色沉淀碳酸钙；
（4）根据碳酸钠与氢氧化钙的反应方程式找到碳酸钠与碳酸钙、氢氧化钠的比例关系，并求得碳酸钙、氢氧化钠的质量；然后根据溶液的质量分数计算方法进行计算．
解答：解：（1）碳酸钠和澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，方程式是：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
甲同学的猜想：反应后滤液中一定会有氢氧化钠存在．若碳酸钠过量，则滤液中含有NaOH和Na₂CO₃；
乙同学的猜想：反应后滤液中一定会有氢氧化钠存在．若碳酸钠过量或氢氧化钙过量，则滤液中含有NaOH、Ca（OH）₂和Na₂CO₃；
丙同学的猜想：若该反应恰好完全反应，则滤液中只有NaOH；
故丁同学的猜想是：反应后滤液中一定会有氢氧化钠存在．若氢氧化钙过量，则滤液中含有NaOH和Ca（OH）₂；
因为碳酸钠和氢氧化钙反应一定生成氢氧化钠，所以只需证明溶液中是否有氢氧化钙就可以了，氢氧化钙与二氧化碳和可溶性的碳酸盐反应会生成沉淀，所以可以根据氢氧化钙的这些性质设计实验进行证明；
故答案是：可能含有NaOH和Ca（OH）₂；

实验步骤	实验现象	反应的化学方程式
取样于试管中，滴加碳酸钠溶液或通入二氧化碳气体	溶液变浑浊	Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH或CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O

（2）该滤液中不可能同时含有Na₂CO₃和Ca（OH）₂，因为Na₂CO₃和Ca（OH）₂会发生反应（两者不能共存）；
故答案是：乙不合理；因为Na₂CO₃和Ca（OH）₂会发生反应（两者不能共存）；
（3）要证明碳酸钠的存在，涉及到的就是碳酸盐的检验，所以可以采用加酸的方法，由于滤液中含有氢氧化钠，因此需要加入足量的盐酸，只加入几滴盐酸，反应进行的不彻底，不能依据此判断滤液中不含碳酸钠；如果像丙同学那样，取该样于试管中，滴入几滴澄清石灰水，如果该滤液中含有碳酸钠，则碳酸钠会与氢氧化钠反应生成白色沉淀碳酸钙；
故答案是：不正确，因为可能稀盐酸量太少，未将NaOH完全消耗，不可能有CO₂气体放出；能；
（4）设碳酸钙、氢氧化钠的质量分别为x，y．则
Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
106              100     80
100克×1.06%      x      y
=，
解得，x=1克；
=
解得，y=0.8克；
则溶液中溶质的质量分数为：×100%=0.4%；
答：过滤后所得溶液中溶质的质量分数0.4%．
点评：注意，计算（4）题时，要根据质量守恒定律来计算溶液的质量．