Question

堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的固體混合物，是實驗室常用的干燥劑．某研究性
學習小組對在空氣中長期露置已變質(zhì)的堿石灰樣品進行如下探究．
Ⅰ．定性探究
[提出問題]堿石灰樣品中可能含有哪些物質(zhì)？
[猜  想]猜想一：可能含有Na₂C0₃，作出此猜想的依據(jù)是______（用化學方程式表示）．
猜想二：可能含有Ca（OH）₂，作出此猜想的依據(jù)是______（用簡潔的文字表述）．
[設計實驗]

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	解釋或結(jié)論
①取適量樣品置于試管中，加足量的水溶解，觀察并用手觸摸試管外壁	形成濁液 試管外壁發(fā)熱	則樣品中CaO 和______ 至少有一種
②將①的濁液過濾，向所得的濾液中逐滴加入氯化鈣溶液至過量	產(chǎn)生白色沉淀	樣品中含有的物質(zhì)是______
③將②的濁液過濾，向所得的濾液中滴加幾滴酚酞溶液	溶液______	由步驟①可知：最后濾液一定顯堿性， 因此無法檢驗樣品中的Ca（OH）2

[提示]Na₂C0₃和 Ca（OH）₂溶于水均無明顯熱量變化．
[交流與討論]
（1）小鵬同學提出：“步驟①中形成濁液，說明樣品中含有碳酸鈣”，你認為他的觀點______（填“正確”或“不正確”）．
（2）小虎同學認為本實驗設計中，堿石灰樣品中是否有CaC0₃是無法證明的．于是他和小蘭，小娟認真探究，設計出了判斷是否有CaC0₃的實驗方案：他（她）們?nèi)�幾大塊已變質(zhì)的堿石灰樣品，從表面刮取一定量的固體，進行______（操作方法），再將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水，變渾濁，證明樣品中有碳酸鈣（提示：碳酸鈉高溫不分解）．
Ⅱ．定量探究
[提出問題]樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)的最大值是多少呢？小娟同學設計了以下方案：

則樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分數(shù)的最大值是多少？（寫出計算過程）
[交流與反思]
小蘭同學認為小娟同學得到的計算結(jié)果不準確．因為稀鹽酸有揮發(fā)性，可能導致測得的碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)偏大．由于揮發(fā)量不大，可以忽略不計．

Answer 1

【答案】分析：猜想一：氫氧化鈉會和二氧化碳反應產(chǎn)生碳酸鈉和水；
猜想二：氧化鈣可以吸收水生成氫氧化鈣；
[設計實驗]①根據(jù)氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水易形成濁液回答；
②氯化鈣能夠和碳酸鈉反應產(chǎn)生碳酸鈣白色沉淀；
③因為一定含有碳酸鈉，而碳酸鈉和氫氧化鈣溶液均顯堿性，滴加無色的酚酞試液都會變成紅色，無法確定氫氧化鈣的存在；
[交流與討論]（1）根據(jù)氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水易形成濁液分析；
（2）根據(jù)信息提示：碳酸鈉高溫不分解，可以采用高溫煅燒石灰石的方法證明碳酸鈣的存在；
Ⅱ．定量探究  根據(jù)反應前后的質(zhì)量差計算二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)化學方程式計算碳酸鈉的質(zhì)量，利用得出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
解答：解：猜想一：氫氧化鈉會和二氧化碳反應產(chǎn)生碳酸鈉和水，反應的方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
猜想二：因為氧化鈣可以吸收水生成氫氧化鈣，故可能含有氫氧化鈣；
[設計實驗]①因為氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水都易形成濁液，故樣品中至少含有Ca（OH）₂、CaCO₃中的一種；
②氫氧化鈉、氧化鈣及其變質(zhì)產(chǎn)物中只有碳酸鈉能夠和氯化鈣反應產(chǎn)生碳酸鈣白色沉淀，因此樣品中含有的物質(zhì)是碳酸鈉；
③碳酸鈉和氫氧化鈉溶液均顯堿性；
[交流與討論]（1）因為氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水都易形成濁液，故樣品中可能含有碳酸鈣，也可能是氫氧化鈣，也可能是氫氧化鈣和碳酸鈣的混合，所以錯誤；
（2）根據(jù)信息提示：碳酸鈉高溫不分解，可以采用高溫煅燒石灰石的方法證明碳酸鈣的存在；
Ⅱ．定量探究  根據(jù)反應前后的質(zhì)量差計算二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)化學方程式計算碳酸鈉的質(zhì)量，利用得出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
由反應前混合物的總質(zhì)量-反應后混合物的質(zhì)量=200g+200g-397.8g=2.2g可知是產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量
假設二氧化碳全部是碳酸鈉與鹽酸反應產(chǎn)生的，則需要碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      2.2g
=        x=5.3g
碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=×100%=10%
答：樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分數(shù)的最大值是10%．
故答案為：猜想一：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
猜想二：氧化鈣吸收水生成氫氧化鈣；
[設計實驗]①Ca（OH）₂、CaCO₃；②Na₂CO₃ ；③變成紅色；
[交流與討論]（1）不正確；（2）高溫煅燒；
Ⅱ．定量探究 
由反應前混合物的總質(zhì)量-反應后混合物的質(zhì)量=200g+200g-397.8g=2.2g可知是產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量
假設二氧化碳全部是碳酸鈉與鹽酸反應產(chǎn)生的，則需要碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      2.2g
=        x=5.3g
碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=×100%=10%
答：樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分數(shù)的最大值是10%．
點評：本題考查了一個氫氧化鈉和氧化鈣的變質(zhì)的綜合性問題，關鍵要明確變質(zhì)后的產(chǎn)物碳酸鈉和氫氧化鈉的干擾，氫氧化鈣和碳酸鈣溶解性的干擾并進行計算．