Question

在古代，人们常用贝壳（主要成分是碳酸钙，杂质不参加反应且不溶于水）和纯碱为原料制取烧碱，某小组同学按图所示流程进行实验，请你参与讨论并回答相关问题．

Ⅰ．定性研究

（1）生成固体B的化学反应方程式______________________________________________；

（2）操作Ⅰ指的是______________，其中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、       ；

（3）溶液蒸发结晶得到固体C的过程中，常用玻璃棒搅拌，其目的是__________________。

【猜想与假设】小组同学根据实验流程对所得的固体C的组成提出了质疑：甲同学认为：可能是NaOH、Na₂CO₃；乙同学认为： 可能是               ； 丙同学认为：可能是NaOH

【交流与评价】请你把乙同学的可能猜想结果写在横线上；

【活动与探究】甲同学取原溶液向其中倾倒一定量的稀盐酸观察到有大量气泡产生，于是得出该溶液中的溶质是NaOH、Na₂CO₃的结论，证实了自己的猜想。

乙同学取原溶液向其中加入Na₂CO₃溶液无现象，据此否定了自己的猜想；他又重新取原溶液，向其中加入____________观察到与甲同学不同的现象，得出了和甲同学相同的结论。

丙同学为了验证上述结论也取原溶液向其中滴加了少量稀盐酸，却发现无气泡产生。

【解释与结论】大家经过分析找出了丙同学所用试剂与甲同学相同，却没有看到气泡的原因。你认为可能的原因是                  　　　　                           。经过上述三位同学的共同努力，大家终于对溶液中溶质的成分得出了正确结论。

Ⅱ．定量探究

【提出问题】固体产品C氢氧化钠的质量分数是多少呢?

【设计实验】小组同学设计了两套不同的方案进行实验并测得数据如下：

请你利用方案①所得数据计算固体产品C中氢氧化钠的质量分数（请列出计算过程）

【实验反思】

另一组同学根据方案②所得数据计算出的氢氧化钠质量分数与方案①相比明显偏小，请你分析其中的可能原因：_________________________________。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ．定性研究：

（1）Na₂CO₃＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓＋2NaOH；

（2）过滤，漏斗；

（3）使受热均匀，防止液滴飞溅；

【猜想与假设】NaOH和Ca(OH)₂；

【活动与探究】适量CaCl₂溶液或BaCl₂溶液；

【解释与结论】少量稀盐酸先和NaOH反应无气泡。

Ⅱ．定量探究：

①94.7%

【实验反思】所得滤渣没有进行洗涤、干燥，使滤渣质量偏大，所求NaOH含量偏小

【解析】

试题分析：Ⅰ．定性研究：

（1）根据图示，碳酸钙高温煅烧，分解生成氧化钙（固体A）和二氧化碳， 其中氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与碳酸钠溶液反应，生成碳酸钙沉淀（固体B）和氢氧化钠，故反应的化学方程式为Na₂CO₃＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓＋2NaOH。

（2）由于操作Ⅰ是将固体B和溶液分离的措施，故为过滤，过滤要用到的玻璃仪器除了有烧杯、玻璃棒外，还需要漏斗（作为过滤器使用）。

（3）溶液蒸发结晶得到固体C的过程中，常用玻璃棒搅拌，目的是防止液体受热不均匀，液滴飞溅。

【猜想与假设】根据（1）的分析可知，氢氧化钙与碳酸钠溶液反应，生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，故固体C中一定含有反应生成的NaOH；而由于不能确定氢氧化钙与碳酸钠溶液是否恰好完全反应，故可能有三种情况：恰好完全反应只生成氢氧化钠（丙），碳酸钠有剩余（甲），氢氧化钙有剩余（乙），即可能是 NaOH和Ca(OH)₂。

【活动与探究】根据题意，甲同学的猜想是正确的，即该溶液中的溶质是NaOH和Na₂CO₃，而根据上面的分析可知，溶液中是一定含有NaOH的，故乙同学只需验证溶液中是否含有Na₂CO₃即可，所以可取原溶液，向其中加入适量CaCl₂溶液或BaCl₂溶液，若可观察到有沉淀生成，则可得出和甲同学相同的结论。

【解释与结论】根据上面的分析可知，溶液中是一定含有NaOH，故若加入的稀盐酸的量较少，稀盐酸会先和NaOH反应，而没有和碳酸钠反应，故无气泡产生。

Ⅱ．定量探究：

①根据题意可知，稀硫酸与碳酸钠反应，生成硫酸钠、水和二氧化碳，故反应的化学方程式为H₂SO₄+ Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，结合二氧化碳的质量，可求出参加反应的碳酸钠的质量，从而求出NaOH质量分数。

解，设20g固体C中含有碳酸钠的质量为x，

H₂SO₄+ Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑ 

106             44

x               0.44g

106：44= x：0.44g

解得，x=1.06g

则NaOH质量分数= ×100%=94.7%

【实验反思】根据题意可知，方案②是通过氯化钡与碳酸钠反应，生成碳酸钡沉淀，由沉淀的质量计算碳酸钠的质量，再进一步计算氢氧化钠的质量分数；由于通过所得数据计算出的氢氧化钠质量分数与方案①相比明显偏小，故说明碳酸钠质量偏大，则间接说明所得滤渣质量偏大，而造成这一结果的原因可能是，所得滤渣没有进行洗涤、干燥。

考点：物质的相互转化和制备

点评：对于探究型实验探究，要熟悉实验探究的环节和方法，精心设计实验方案，将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此，进行细心地探究实验和观察现象，再通过分析实验现象，推断、总结出该物质的性质或变化规律等。