Question

3．“双吸剂”是一种常见袋装食品的保鲜剂，能吸收空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气 等．化学兴趣小组的同学在某食品袋中发现一包“双吸剂”，其标签如图1所示．同学们 对这包久置的“双吸剂”固体样品很好奇，设计实验进行探究．

【提出问题】久置“双吸剂”固体的成分是什么？
【查阅资料】①铁与氯化铁溶液在常温下反应生成氯化亚铁：Fe+2FeCl₃=3FeCl₂； ②碱性的Na₂CO₃溶液可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应．
【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（0H）₂和CaCO₃．
【实验探究1】下表是小明设计的实验方案和记录的实验报告，请你补充完整．

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量样品放入试管中，滴加一定量的稀盐酸．用带异管的单孔橡皮塞塞紧试管口，导管另一端伸入澄清石灰水中．	试管中固体逐漸减少，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，澄清石灰水变浑浊．	样品中一定含有Fe和CaCO3， 不含Fe2O3．
②取少量样品放入试管中，加水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞试液．	试管底部有不溶物，上层清液由无色变为红色．	样品中含有氧化钙或氢氧化钙或二者都有

【实验质疑】小组同学通过讨论认为实验并不能得出一定不含Fe₂O₃的结论，
理由是Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；Fe+2FeCl₃=3FeCl₂ （用化学方程式表示）． 为进一步确定这包久置的“双吸剂”固体的成分迸行如下定量实验．
【实验探究2】取3g样品研碎，并用磁铁充分吸引后，得到剩余固体2.6g，按照图2流程进行实验，请回答相关问题：
（1）操作二、操作三名称是过滤．
（2）固体I的成分是CaCO₃和Fe₂O₃．（填物质化学式，下同）；
（3）烧杯A中溶液和加入的碳酸钠溶液反应的化学方程式为Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
（4）依据实验探究1、2中现象的分析及数据计算判断，这包久置“双吸剂”固体的成分是Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．

Answer 1

分析 【实验探究1】从实验现象产生的原因去分析解答；
【实验质疑】从实验结论中的物质加水后发生的反应去分析解答；
【实验探究2】（2）根据方程式的质量比分析；
（3）氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠；
（4）从每一过程中剩余的物质及物质发生的反应去分析解答．

解答 解：【实验探究1】由题目中可知固体成分可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃，由表中实验现象：“试管中固体逐渐减少，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，澄清石灰水变浑浊．”说明固体和一种物质反应生成了二氧化碳气体（澄清石灰水变浊的气体），和一种含有Fe²⁺的物质（得到浅绿色溶液），实验室里制取二氧化碳气体的方法为用石灰石和稀盐酸反应，其化学方程式式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，而铁也可以和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，其化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，可以推出加入的这种物质为稀盐酸，固体物质中一定有的物质是Fe和CaCO₃；其他的固体物质中可以和稀盐酸反应的有：①氧化钙和盐酸反应生成氯化钙（溶液为无色）和水，其反应化学方程式为：CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O；②氢氧化钙和盐酸反应生成氯化钙（溶液为无色）和水，其反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O；③氧化铁和盐酸反应生成氯化铁（溶液为黄色）和水，其反应的化学方程式为：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．由于最后所得溶液没有显黄色，也就是溶液中没有，所以固体物质中一定没有Fe₂O₃．
故答案为：稀盐酸；Fe和CaCO₃；
加水溶解后，氧化钙可和和水反应生成氢氧化钙，同时反应放出大量的热，生成的氢氧化钙的溶液呈碱性，能使无色的酚酞试液变成红色；
故答案为：氧化钙或氢氧化钙或二者都有；
【实验质疑】由于氧化铁和盐酸反应生成的氯化铁，可能会继续与铁反应生成氯化亚铁；
故答案为：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；Fe+2FeCl₃=3FeCl₂；
【实验探究2】（2）取3g样品研碎，并用磁铁充分吸引后，得到剩余固体2.6g，所以已经出去了铁粉，溶解过滤的固体Ⅰ的质量为2g，其中含有碳酸钙还可能有氧化铁，由碳酸钙与盐酸反应方程式为
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
 100                44
由于生成气体0.44g所以固体Ⅰ中含有1g碳酸钙，所以固体Ⅰ中含有碳酸钙和氧化铁，
故答案为：CaCO₃和Fe₂O₃；
（3）氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，方程式为Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
故答案为：Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
（4）由于固体成分可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃，能够被磁铁吸引的0.4g固体是铁，剩余的2.6g固体中还可能含有Fe₂O₃（不溶于水）CaO[能和水反应生成Ca（OH）₂]、Ca（OH）₂（微溶于水，加足量的水后完全溶解）和CaCO₃（不溶于水），剩余的固体Ⅰ中的物质可能为：Fe₂O₃和CaCO₃，溶解的物质为0.6g，所以滤液的成分为Ca（OH）₂和碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠，其化学方程式为：Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；又生成沉淀为1g，设生成1g碳酸钙固体所需的氢氧化钙质量为x
Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
74                100
x                  1g
$\frac{74}{x}=\frac{100}{1g}$
解得x=0.74g＞0.6g，所以滤液中的氢氧化钙有部分是由氧化钙与水反应生成，
由上面的分析可知固体物质的成分为：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．故填：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．

点评 本考点既考查了实验步骤的设计，又考查了化学方程式的书写，还对实验进行了评价，综合性比较强．实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，得到了正确的结论，属于结论性探究．同学们要具体分析，综合掌握．