Question

在古代，人們常用貝殼（主要成分是碳酸鈣，雜質(zhì)不參加反應(yīng)且不溶于水）和純堿為原料制取燒堿，某小組同學(xué)按圖所示流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與討論并回答相關(guān)問題．

Ⅰ．定性研究

（1）生成固體B的化學(xué)反應(yīng)方程式______________________________________________；

（2）操作Ⅰ指的是______________，其中要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、       ；

（3）溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到固體C的過程中，常用玻璃棒攪拌，其目的是__________________。

【猜想與假設(shè)】小組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程對(duì)所得的固體C的組成提出了質(zhì)疑：甲同學(xué)認(rèn)為：可能是NaOH、Na₂CO₃；乙同學(xué)認(rèn)為： 可能是               ； 丙同學(xué)認(rèn)為：可能是NaOH

【交流與評(píng)價(jià)】請(qǐng)你把乙同學(xué)的可能猜想結(jié)果寫在橫線上；

【活動(dòng)與探究】甲同學(xué)取原溶液向其中傾倒一定量的稀鹽酸觀察到有大量氣泡產(chǎn)生，于是得出該溶液中的溶質(zhì)是NaOH、Na₂CO₃的結(jié)論，證實(shí)了自己的猜想。

乙同學(xué)取原溶液向其中加入Na₂CO₃溶液無現(xiàn)象，據(jù)此否定了自己的猜想；他又重新取原溶液，向其中加入____________觀察到與甲同學(xué)不同的現(xiàn)象，得出了和甲同學(xué)相同的結(jié)論。

丙同學(xué)為了驗(yàn)證上述結(jié)論也取原溶液向其中滴加了少量稀鹽酸，卻發(fā)現(xiàn)無氣泡產(chǎn)生。

【解釋與結(jié)論】大家經(jīng)過分析找出了丙同學(xué)所用試劑與甲同學(xué)相同，卻沒有看到氣泡的原因。你認(rèn)為可能的原因是                  　　　　                           。經(jīng)過上述三位同學(xué)的共同努力，大家終于對(duì)溶液中溶質(zhì)的成分得出了正確結(jié)論。

Ⅱ．定量探究

【提出問題】固體產(chǎn)品C氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少呢?

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】小組同學(xué)設(shè)計(jì)了兩套不同的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并測得數(shù)據(jù)如下：

請(qǐng)你利用方案①所得數(shù)據(jù)計(jì)算固體產(chǎn)品C中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（請(qǐng)列出計(jì)算過程）

【實(shí)驗(yàn)反思】

另一組同學(xué)根據(jù)方案②所得數(shù)據(jù)計(jì)算出的氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與方案①相比明顯偏小，請(qǐng)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）過濾，漏斗；

（3）使受熱均勻，防止液滴飛濺；

【猜想與假設(shè)】NaOH和Ca(OH)₂；

【活動(dòng)與探究】適量CaCl₂溶液或BaCl₂溶液；

【解釋與結(jié)論】少量稀鹽酸先和NaOH反應(yīng)無氣泡。

Ⅱ．定量探究：

①94.7%

【實(shí)驗(yàn)反思】所得濾渣沒有進(jìn)行洗滌、干燥，使濾渣質(zhì)量偏大，所求NaOH含量偏小

【解析】

試題分析：Ⅰ．定性研究：

（1）根據(jù)圖示，碳酸鈣高溫煅燒，分解生成氧化鈣（固體A）和二氧化碳， 其中氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣再與碳酸鈉溶液反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀（固體B）和氫氧化鈉，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓＋2NaOH。

（2）由于操作Ⅰ是將固體B和溶液分離的措施，故為過濾，過濾要用到的玻璃儀器除了有燒杯、玻璃棒外，還需要漏斗（作為過濾器使用）。

（3）溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到固體C的過程中，常用玻璃棒攪拌，目的是防止液體受熱不均勻，液滴飛濺。

【猜想與假設(shè)】根據(jù)（1）的分析可知，氫氧化鈣與碳酸鈉溶液反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，故固體C中一定含有反應(yīng)生成的NaOH；而由于不能確定氫氧化鈣與碳酸鈉溶液是否恰好完全反應(yīng)，故可能有三種情況：恰好完全反應(yīng)只生成氫氧化鈉（丙），碳酸鈉有剩余（甲），氫氧化鈣有剩余（乙），即可能是 NaOH和Ca(OH)₂。

【活動(dòng)與探究】根據(jù)題意，甲同學(xué)的猜想是正確的，即該溶液中的溶質(zhì)是NaOH和Na₂CO₃，而根據(jù)上面的分析可知，溶液中是一定含有NaOH的，故乙同學(xué)只需驗(yàn)證溶液中是否含有Na₂CO₃即可，所以可取原溶液，向其中加入適量CaCl₂溶液或BaCl₂溶液，若可觀察到有沉淀生成，則可得出和甲同學(xué)相同的結(jié)論。

【解釋與結(jié)論】根據(jù)上面的分析可知，溶液中是一定含有NaOH，故若加入的稀鹽酸的量較少，稀鹽酸會(huì)先和NaOH反應(yīng)，而沒有和碳酸鈉反應(yīng)，故無氣泡產(chǎn)生。

Ⅱ．定量探究：

①根據(jù)題意可知，稀硫酸與碳酸鈉反應(yīng)，生成硫酸鈉、水和二氧化碳，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂SO₄+ Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，結(jié)合二氧化碳的質(zhì)量，可求出參加反應(yīng)的碳酸鈉的質(zhì)量，從而求出NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

解，設(shè)20g固體C中含有碳酸鈉的質(zhì)量為x，

H₂SO₄+ Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑ 

106             44

x               0.44g

106：44= x：0.44g

解得，x=1.06g

則NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%=94.7%

【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)題意可知，方案②是通過氯化鋇與碳酸鈉反應(yīng)，生成碳酸鋇沉淀，由沉淀的質(zhì)量計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量，再進(jìn)一步計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；由于通過所得數(shù)據(jù)計(jì)算出的氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與方案①相比明顯偏小，故說明碳酸鈉質(zhì)量偏大，則間接說明所得濾渣質(zhì)量偏大，而造成這一結(jié)果的原因可能是，所得濾渣沒有進(jìn)行洗滌、干燥。

考點(diǎn)：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于探究型實(shí)驗(yàn)探究，要熟悉實(shí)驗(yàn)探究的環(huán)節(jié)和方法，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，將所學(xué)過探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律的技巧遷移至此，進(jìn)行細(xì)心地探究實(shí)驗(yàn)和觀察現(xiàn)象，再通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推斷、總結(jié)出該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。