Question

今天是实验室开放日，小明、小军、小红一起到化学实验室进行科学探究活动，他们看到实验台上有两瓶没有标签的无色溶液，老师告诉他们，其中一瓶是稀盐酸，另一瓶是石灰水，他们决定用不同的方案对这两种溶液进行鉴别：
【设计实验】
小明准备用无色酚酞溶液；
小红提议可用碳酸钠溶液来鉴别；
小军想分别将一支盛有二氧化碳气体的试管，分别倒扣在盛有这两种溶液的烧杯中，如图1所示．
【进行实验】
（1）小明、小红分别将这两种溶液分别各取2mL，装在两支试管中，他们将试管依次编号为①～④号，小军取这两种溶液各30mL，分别倒入两个小烧杯中，再在编号为⑤、⑥号的两支集满二氧化碳的气体；
（2）各自按自己的思路进行了实验，现象如下：试管①中液体由无色变为红色，试管③中液体变浑浊，试管⑥中液面上升．
（3）三位同学在实验后，将试管中的物质倒入同一个废液缸中，发现废液为无色透明．
【分析与计算】
（1）试管①中所盛的液体为______．
（2）试管④中发生反应的化学方程式为______．
（3）试管⑥还能观察到的现象是______．
（4）废液缸中除了酚酞、水以外，一定存在的物质有______，（填化学式）为进一步确定该废液是否存在盐酸，小红又设计并完成如下实验：

实验步骤	实验现象	结论
取少量该溶液，向其中加入______	______	废液中存在盐酸

为避免污染环境，化学兴趣小组对该废液的成分进行了如下实验：
取出废液缸中废液共14.6g，向其中加入适量的水，向溶质质量分数为2.12%的碳酸钠溶液．所得溶液的pH与加入的碳酸钠溶液的质量关系如图2所示：
Ⅰ、通过图2可知，当碳酸钠溶液质量加到10g时，废液中溶质为______（填化学式）．
Ⅱ、原废液中氯化氢的质量分数？

Answer 1

解：（1）由于石灰水显碱性，能使无色酚酞溶液变红色，所以，试管①中所盛的液体为石灰水；
（2）由于碳酸钠溶液能与石灰水反应生成沉淀，所以，试管③中盛放的是石灰水，则试管④中盛放的是盐酸．盐酸与碳酸钠反应的方程式是：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O；
（3）由于二氧化碳与石灰水反应生成了碳酸钙沉淀和水，所以，试管⑥能观察到的现象是：液面上升，无色溶液变浑浊；
（4）由于石灰水能与盐酸反应生成氯化钙和水，碳酸钠很盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，又由于混合后的溶液无色透明，所以，碳酸钠与石灰水不能反应生成碳酸钙沉淀．所以，废液缸中除了酚酞、水以外，一定存在的物质有CaCl₂、NaCl，为了证明溶液中还含有盐酸，可向溶液中加入少量的碳酸钠，有气泡生成，证明了溶液中含有盐酸．
Ⅰ、由图2可知，当碳酸钠溶液质量加到10g时，废液中PH为7，说明了溶液呈中性，溶液中不含有石灰水、盐酸、碳酸钠，溶液中的溶质是CaCl₂、NaCl．
Ⅱ、设14.6g废液中含有氯化氢的质量为X
碳酸钠的质量为：10g×2.12%=0.212g
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
106 73
0.212g X
解得：X=0.146g
原废液中氯化氢的质量分数为：×100%=1%
故答为：（1）石灰水；（2）Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O；（3）无色液体变浑浊；（4）CaCl₂、NaCl，碳酸钠，有气泡生成，ⅠCaCl₂、NaCl，Ⅱ1%．
分析：（1）根据石灰水显碱性，能使无色酚酞溶液变红色分析；
（2）根据碳酸钠溶液能与石灰水反应生成沉淀分析；
（3）根据二氧化碳能与石灰水反应分析；
（4）根据石灰水、盐酸、碳酸钠的性质以及混合后的溶液无色透明分析废液中存在的物质，根据盐酸与碳酸钙的反应验证溶液中是否存在盐酸；
Ⅰ观察图示，根据当碳酸钠溶液质量加到10g时，溶液的PH分析溶液中的溶质；
Ⅱ根据碳酸钠与盐酸反应的方程式，由碳酸钠的质量可求出14.6g废液中盐酸的质量，继而求出废液中原废液中氯化氢的质量分数．
点评：本题的综合性较强，主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力．增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．