Question

4．某校化學(xué)興趣小組的小伙伴們欲用生石灰制取氫氧化鈉固體．他們將生石灰放入燒杯中，然后倒入碳酸鈉溶液充分反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到固體A和溶液B．
（1）上述過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有（用化學(xué)方程式表示）：①CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
②Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
【查閱資料】NaOH、Ca（OH）₂的溶解度

溫度（℃）	0	20	40	60	80	100
NaOH溶解度（g）	42	109	129	174	314	347
Ca（OH）2溶解度（g）	0.18	0.16	0.14	0.12	0.09	0.07

【猜想與假設(shè)Ⅰ】固體A的成分是什么呢？
小王的猜想：CaCO₃；小雨的猜想：CaCO₃和Ca（OH）₂
（2）小雨同學(xué)認(rèn)為固體A中含有Ca（OH）₂的理由是Ca（OH）₂微溶于水，其中沒(méi)溶于水的Ca（OH）₂留在了固體A中．
【實(shí)驗(yàn)與探究】小王和小雨為了驗(yàn)證各自的猜想，分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：

	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
小王	取少量固體于試管中，加入稀鹽酸	產(chǎn)生大量氣泡
小雨	取少量固體于試管中，加水充分振蕩，過(guò)濾，向?yàn)V液中滴加無(wú)色酚酞試液	溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色

【反思與評(píng)價(jià)】小伙伴們一致認(rèn)為，上述實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)小雨（填“小王”或“小雨”）同學(xué)的猜想正確．
【猜想與假設(shè)Ⅱ】溶液B中的溶質(zhì)是什么呢？
小馬的猜想：NaOH和Na₂CO₃；小東的猜想：NaOH和Ca（OH）₂；小龍的猜想：NaOH
【表達(dá)與交流】
①結(jié)合對(duì)固體A成分的探究實(shí)驗(yàn)，小伙伴們認(rèn)為小東同學(xué)猜想正確．
②小伙伴們?yōu)榱双@得氫氧化鈉固體，他們將溶液B加熱濃縮，可是加熱不久溶液出現(xiàn)渾濁，只能停止加熱．請(qǐng)解釋加熱時(shí)溶液出現(xiàn)渾濁的原因溫度升高，Ca（OH）₂的溶解度變小而析出．
③小伙伴們立即改變方案，先向B溶液中加入碳酸鈉溶液后過(guò)濾，再將濾液加熱濃縮至飽和，經(jīng)降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干等操作后，即獲得了純凈的氫氧化鈉固體．
【拓展與延伸】
①久置的氫氧化鈉固體易發(fā)生變質(zhì)，其原因是（用化學(xué)方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
②實(shí)驗(yàn)室有一瓶氫氧化鈉暴露在空氣中，同學(xué)們對(duì)其成分進(jìn)行了研究，稱取樣品6g，與足量稀鹽酸反應(yīng)后測(cè)得生成二氧化碳2.2g，計(jì)算該氫氧化鈉中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
②上述數(shù)據(jù)不能測(cè)定部分變質(zhì)的氫氧化鈉樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，理由是部分變質(zhì)的NaOH樣品中除了NaOH和Na₂CO₃外，還有H₂O存在．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉和碳酸鈣沉淀進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)氫氧化鈣微溶于水，如果氫氧化鈣過(guò)量時(shí)，可能有部分氫氧化鈣和碳酸鈣一起析出進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)與探究】根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳以及氫氧化鈣溶于水溶液呈堿性進(jìn)行解答；
【反思與評(píng)價(jià)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解答；
【表達(dá)與交流】②根據(jù)溫度升高，Ca（OH）₂的溶解度變小而析出進(jìn)行解答；
③根據(jù)氫氧化鈉的溶解度受溫度的影響變化較大進(jìn)行解答；
【拓展與延伸】①根據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水進(jìn)行解答；
②根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量求出碳酸鈉的質(zhì)量進(jìn)而求出氫氧化鈉中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可；
③根據(jù)部分變質(zhì)的NaOH樣品中除了NaOH和Na₂CO₃外，還有H₂O存在進(jìn)行解答．

解答 解：（1）氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉和碳酸鈣沉淀，化學(xué)方程式分別為：CaO+H₂O=Ca（OH）₂、Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）乙同學(xué)猜想可能含有的Ca（OH）₂理由是：Ca（OH）₂微溶于水，其中沒(méi)溶于水的Ca（OH）₂留在了固體A中；
【實(shí)驗(yàn)與探究】碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，氫氧化鈣溶于水溶液呈堿性，能使酚酞試液變紅色；

	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
小王	取少量固體于試管中，加入稀鹽酸	產(chǎn)生大量氣泡
小雨	取少量固體于試管中，加水充分振蕩，過(guò)濾，向?yàn)V液中滴加無(wú)色酚酞試液	溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色

【反思與評(píng)價(jià)】碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，氫氧化鈣溶于水溶液呈堿性，能使酚酞試液變紅色，所以從而證明固體A的成分是CaCO₃和Ca（OH）₂，所以小雨的猜想正確；
【表達(dá)與交流】：②加熱時(shí)溶液出現(xiàn)渾濁，是因?yàn)锽溶液為Ca（OH）₂的飽和溶液，Ca（OH）₂的溶解度隨溫度的升高而降低，加熱時(shí)會(huì)析出Ca（OH）₂；
③可以向B溶液中加入適量的碳酸鈉溶液，除去其中的氫氧化鈣，過(guò)濾，將濾液加熱濃縮至飽和，降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干得純凈的氫氧化鈉固體．
【拓展與延伸】①氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
②設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                      2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
該氫氧化鈉中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%
答：該氫氧化鈉中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%；
③部分變質(zhì)的NaOH樣品中除了NaOH和Na₂CO₃外，還有H₂O存在，所以用上述數(shù)據(jù)不能測(cè)定部分變質(zhì)的氫氧化鈉樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故答案為：（1）Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）Ca（OH）₂微溶于水，其中沒(méi)溶于水的Ca（OH）₂留在了固體A中；
【實(shí)驗(yàn)與探究】大量氣泡，無(wú)色酚酞；

	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
小王	取少量固體于試管中，加入稀鹽酸	產(chǎn)生大量氣泡
小雨	取少量固體于試管中，加水充分振蕩，過(guò)濾，向?yàn)V液中滴加無(wú)色酚酞試液	溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色

【反思與評(píng)價(jià)】小雨；
【表達(dá)與交流】溫度升高，Ca（OH）₂的溶解度變小而析出；降溫結(jié)晶；
【拓展與延伸】①2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
②88.3%；
③部分變質(zhì)的NaOH樣品中除了NaOH和Na₂CO₃外，還有H₂O存在．

點(diǎn)評(píng) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力．所以，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法．