Question

在学习盐的性质时，某组同学将碳酸钠溶液和一瓶标签破损的溶液M（如图1）进行反应，有白色沉淀产生，过滤后得到澄清滤液．同学们对该实验进行了一系列的探究．

Ⅰ．定性探究：
探究一：M溶液中的溶质是什么？
（1）【提出猜想】该组同学认为M溶液的溶质有两种可能：
①是

 

，
②是CaCl₂．
【收集资料】CaCl₂水溶液呈中性．
（2）【设计实验】同学们设计了如下方案并进行实验：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量M溶液于试管中，向其中滴加		猜想①正确．碳酸钠与其反应的化学方程式为

探究二 过滤后澄清滤液中会有哪些溶质？
【提出猜想】猜想一：NaOH 和Na₂CO₃；
猜想二：

 

；
猜想三：NaOH．
（3）【实验验证】同学们经过交流讨论，设计以下实验方案确定滤液中溶质的组成：

实验操作	实验现象	实验结论
分别取少量滤液于A、B两支试管中，A中加入CaCl2溶液， B中加入   溶液	若A中产生白色沉淀，B中没有沉淀	“猜想一”成立
		“猜想二”成立
		“猜想三”成立

Ⅱ．定量探究：
【提出问题】过滤后澄清滤液中NaOH的质量分数是多少？
【设计实验】
小明同学取100g过滤后澄清滤液于烧杯中，向烧杯中逐滴加入过量的稀盐酸，产生的气体与所加入稀盐酸质量关系如图2所示：计算过滤后澄清滤液中NaOH的质量分数是多少？（请列出计算过程）

Answer 1

考点：缺失标签的药品成分的探究,有关溶质质量分数的简单计算,碱的化学性质,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究,综合计算（图像型、表格型、情景型计算题）

分析：Ⅰ．定性探究：
 （1）【提出猜想】①根据碳酸钠的性质和部分标签的内容进行猜想；
（2））【设计实验】根据氢氧化钙或氯化钙溶液的酸碱性分析设计实验，根据反应写出反应的方程式；
探究二
【提出猜想】猜想二：根据碳酸钠与氢氧化钙的反应及反应物的量分析猜想；
（3））【实验验证】
根据氢氧化钠、碳酸钠能与盐酸反应分析实验的结论；
根据碳酸钠与氯化钙的反应、氢氧化钙与碳酸钠的反应完成实验．
【设计实验】根据题中信息解答；

解答：解：
Ⅰ．定性探究：
 （1）【提出猜想】①有标签可知，溶液为钙的化合物溶液，能与碳酸钠的反应可能是氢氧化钙或氯化钙；
（2））【设计实验】由于氢氧化钙溶液显碱性，氯化钙溶液呈中性，所以，设计实验如下；

实验操作	实验现象	实验结论
取少量M溶液于试管中，向其中滴加酚酞	溶液变红	猜想①正确，碳酸钠与其反应的化学方程式为：Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH

探究二【提出猜想】由于碳酸钠与氢氧化钙反应反应生成了碳酸钙沉淀和氢氧化钠，由于反应的量不同，所以，过滤后澄清滤液中会有的溶质可能是NaOH和Na₂CO₃或NaOH和Ca（OH）₂ 或NaOH；
（3）【实验验证】由于溶液中氢氧化钠能与加入的少量盐酸反应，即使溶液中有碳酸钠也可能不产生气体．所以，他们的实验结论不正确；
由于碳酸钠与氯化钙的反应生成沉淀、氢氧化钙与碳酸钠的反应生沉淀，所以，设计实验如下：

实验操作	实验现象	实验结论
分别取少量滤液于A、B两支试管中，A中加入CaCI2溶液，B中加入Na2CO3溶液	若A中产生白色沉淀，B中没有沉淀	“猜想一”成立
	若A中没有沉淀，B中产生沉淀	“猜想二”成立
	若AB中都没有沉淀	“猜想三”成立

【设计实验】
由图象可知，在检验样品中的杂质时加入稀盐酸，并无二氧化碳气体产生，原因是在碱性溶液中，盐酸与碱发生中和反应，不产生气体；当氢氧化钠与盐酸完全反应后，开始与样品中的碳酸钠发生反应，生成二氧化碳气体，当继续滴加盐酸时，最终产生的气体质量为2.2g，并且不再变化，说明样品中的碳酸钠完全反应完毕．
设与Na₂CO₃反应的HCl的质量为x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73             44
        x             2.2g

73

44

=

x

2.2g

    x=3.65g        
稀盐酸的溶质质量分数是

3.65g

50g

×100%=7.3%
设样品中氢氧化钠的质量为y，
NaOH+HCl═NaCl+H₂O
 40   36.5   
 y    100g×7.3%       

40

36.5

=

y

100g×7.3%

y=2g
过滤后澄清滤液中NaOH的质量分数是

2g

100g

×100%=2%
答案：
Ⅰ．定性探究：
（1）氢氧化钙，
（2）无色酚酞   溶液变红    Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
猜想二：NaOH和Ca（OH）₂；
（3）Na₂CO₃；若A中没有沉淀，B中产生白色沉淀；若A、B两支试管中都没有沉淀产生．
【设计实验】过滤后澄清滤液中NaOH的质量分数是2%

点评：本考点探究了物质的组成成分，解答本题关键是在分析过滤后溶液中溶质成分时不仅要看生成物中溶质，还要看反应物是否有剩余，检验钙离子可以用碳酸根离子来考虑，检验碳酸根离子，可以用钙离子检验．本考点主要出现在实验题中．