Question

（2010?昌平區(qū)一模）工業(yè)用碳酸鈉溶液與石灰水反應(yīng)制燒堿．對于碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應(yīng)，化學(xué)小組同學(xué)將其產(chǎn)物進行過濾，并對濾液進行如下探究．
提出假設(shè)：假設(shè)一：濾液中只含氫氧化鈉
假設(shè)二：濾液中含氫氧化鈉和氫氧化鈣
假設(shè)三：濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉
假設(shè)四：濾液中含氫氧化鈉、氫氧化鈣和碳酸鈉
甲同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案：已知：Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓（白色）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
取少量濾液放在試管中，再滴入氯化鈣溶液	若生成白色沉淀	碳酸鈉過量
	若無明顯現(xiàn)象	恰好反應(yīng)

試回答：
（1）寫出碳酸鈉溶液與石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式______．
（2）哪種假設(shè)不合理，試說明理由______．
（3）乙同學(xué)認為甲同學(xué)設(shè)計方案還不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應(yīng)，她的理由
是______．
（4）丙同學(xué)認為要說明碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應(yīng)，還需在甲同學(xué)實驗方案的基礎(chǔ)
上進行實驗．她的實驗方案是：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象和結(jié)論

（5）取18.6g氫氧化鈉樣品（樣品中的雜質(zhì)是碳酸鈉），加水溶解得到溶液A，取A溶液的1/10向其中逐滴加入一定濃度的稀鹽酸，并同時記錄放出CO₂的質(zhì)量和消耗鹽酸的質(zhì)量（所得數(shù)據(jù)如圖）．試計算：

①鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為______%．
②樣品中碳元素的質(zhì)量分數(shù)為______%．

Answer 1

【答案】分析：對反應(yīng)后溶液中的物質(zhì)進行假設(shè)，從兩個方面來思考，一是恰好完全反應(yīng)，二是有一種反應(yīng)物過量，不可能兩種反應(yīng)物都過量；含碳酸鈉雜質(zhì)的氫氧化鈉樣品中加入稀鹽酸，首先發(fā)生的是酸堿中和反應(yīng)，其次才發(fā)生碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)；樣品中的碳元素最終都轉(zhuǎn)化到了二氧化碳中，所以求樣品中碳元素質(zhì)量分數(shù)，要先找出二氧化碳中碳元素質(zhì)量．
解答：解：（1）碳酸鈉和氫氧化鈣發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）很顯然假設(shè)四不成立，因為碳酸鈉和氫氧化鈣是反應(yīng)物，二者不可能都剩余；
（3）甲同學(xué)的方案不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應(yīng)，因為如果是假設(shè)二成立，過量的氫氧化鈣和氯化鈣也不反應(yīng)，無現(xiàn)象；
（4）在甲同學(xué)實驗方案的基礎(chǔ)上，要說明碳酸鈉溶液與石灰水恰好完全反應(yīng)，應(yīng)取甲同學(xué)實驗后的清液放在試管中，再通入足量的二氧化碳，如果溶液變渾濁說明濾液中含氫氧化鈣；如果溶液無變化說明不含氫氧化鈣；
（5）①設(shè)鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
        73             44
     （14.6g-7.3g）x   0.44g
     x=10%
②0.44g二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為：0.44g×=0.12g
18.6g樣品中所含的碳元素的質(zhì)量為：0.12g×10=1.2g
所以樣品中碳元素的質(zhì)量分數(shù)為：×100%=6.5%
故答案為：
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
（2）假設(shè)四不合理，因為氫氧化鈣溶液與碳酸鈉溶液不能共存．
（3）若氫氧化鈣過量與氯化鈣不發(fā)生反應(yīng)
（4）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取甲同學(xué)實驗后的清液放在試管中，再通入足量的二氧化碳（或滴入碳酸鈉溶液），觀察	溶液變渾濁，含有氫氧化鈣
	溶液不變渾濁，不含氫氧化鈣

（5）鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為10%，樣品中碳元素的質(zhì)量分數(shù)為6.5%．
點評：此題是有關(guān)反應(yīng)后溶液中成分的探究題，其中又有根據(jù)方程式的計算題，步驟較多，做題過程比較繁瑣，屬于較難題型．