Question

對實驗室制取CO₂反應(yīng)后濾液的相關(guān)探究：
（1）塊狀石灰石和適量稀鹽酸反應(yīng)至氣泡逸出不明顯后，過濾，測得濾液的pH=2．則濾液呈______性，濾液中所含的主要離子有______．
（2）因后續(xù)實驗需要，現(xiàn)要配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.5%的碳酸鈉溶液200g，
①計算：需要碳酸鈉固體的質(zhì)量為______g；水的體積為______mL（水的密度近似看作1g/cm³）
②稱量：調(diào)節(jié)托盤天平平衡后，將______放在托盤天平的左盤，稱量其質(zhì)量．然后在右盤添加______．最后加碳酸鈉固體，直至天平平衡．
③溶解：用量筒量取所需的水，倒入裝有碳酸鈉固體的燒杯里，用玻璃棒______，使其溶解，并冷卻至室溫．
④存儲：把配好的溶液裝入試劑瓶，塞好橡皮塞并______，放到指定的地方．
（3）取50g濾液，逐滴滴入上述配制的碳酸鈉溶液，并用pH數(shù)字探測儀連續(xù)監(jiān)測，得曲線如圖1[pH為縱坐標(biāo)，時間s（秒）為橫坐標(biāo)]：

①寫出AB段內(nèi)有關(guān)化學(xué)方程式______，______，______．
②寫出BC“平臺”段現(xiàn)象______．
③CD段上升的原因是：______．
（4）根據(jù)上述實驗測得的另一組數(shù)據(jù)繪制出如圖2（縱坐標(biāo)m是實驗得到的沉淀或氣體的質(zhì)量，橫坐標(biāo)表示的是碳酸鈉溶液質(zhì)量），請計算出原濾液中氯化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

解：（1）實驗室中用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳，該反應(yīng)生成了氯化鈣、水和二氧化碳，其中氯化鈣在溶液中以鈣離子和氯離子的形式存在，而水以水分子的形式存在，二氧化碳逸出；根據(jù)溶液的pH值和溶液的酸堿性的關(guān)系可以知道，pH=2的溶液為酸性溶液；
（2）①現(xiàn)要配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.5%的碳酸鈉溶液200g，需要碳酸鈉固體的質(zhì)量為：200g×26.5%=53g；水的質(zhì)量為：200g-53g=147g，即為147mL；
②用天平稱量物質(zhì)時，對于有腐蝕性的固體應(yīng)該在燒杯中稱量，應(yīng)該將燒杯放在左盤，然后將砝碼放在右盤，調(diào)節(jié)游碼，向左盤加入藥品直至天平平衡；
③溶解時為了加速溶解，通常用玻璃棒攪拌來加速溶解；
④為了方便識別試劑，應(yīng)該將試劑瓶貼上標(biāo)簽；
（3）①根據(jù)上述分析可以知道，在溶液中含有氯化鈣、鹽酸，所以將碳酸鈉溶液滴入溶液中，即AB段發(fā)生的反應(yīng)為：碳酸鈉和氯化鈣溶液的反應(yīng)、碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)、碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)，可以據(jù)此寫出它們反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑、CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑、Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
②BC段的pH=7，且不再發(fā)生改變，則可以判斷鹽酸已被完全反應(yīng)，即該段發(fā)生的反應(yīng)為碳酸鈉和氯化鈣的反應(yīng)，所以產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象為產(chǎn)生白色沉淀；
③CD段pH值升高，說明溶液中的氯化鈣已被完全反應(yīng)，而碳酸鈉溶液呈堿性，當(dāng)氯化鈣反應(yīng)完后繼續(xù)滴加碳酸鈉溶液，溶液會顯堿性，故pH會逐漸增大．
（4）鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氣體，而沉淀為碳酸鈉和氯化鈣的反應(yīng)生成的，但是碳酸鈣可以溶于鹽酸中，所以必須把鹽酸消耗完全才能生成碳酸鈣沉淀，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可以知道當(dāng)?shù)稳?0g碳酸鈉溶液時鹽酸被消耗完畢，即開始產(chǎn)生了沉淀，最后生成沉淀的質(zhì)量為5g；
設(shè)氯化鈣的質(zhì)量為x，則：
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
111 100
x 5g

解得：x=5.55g
原濾液中氯化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=11.1%．
答：原濾液中氯化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.1%．
故答案為：（1）酸；H⁺、Ca²⁺、Cl^-；
（2）①53；147；
②燒杯；砝碼；
③攪拌；
④貼上標(biāo)簽；
（3）①Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
②出現(xiàn)白色沉淀；
③碳酸鈉溶液呈堿性，過量的碳酸鈉溶液使溶液堿性增強；
（4）11.1%．
分析：（1）實驗室中用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)來制取二氧化碳，該反應(yīng)生成了氯化鈣、水和二氧化碳；根據(jù)溶液的pH值和溶液的酸堿性的關(guān)系可以知道，pH=2的溶液為酸性溶液，可以據(jù)此解答該題；
（2）①計算時根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算公式計算溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量；
②用天平稱量物質(zhì)時，應(yīng)該將物品放在左盤，砝碼放在右盤，可以據(jù)此解答；
③溶解時為了加速溶解，通常用玻璃棒攪拌來加速溶解；
④為了方便識別試劑，應(yīng)該將試劑瓶貼上標(biāo)簽，可以據(jù)此解答；
（3）①根據(jù)上述分析可以知道，在溶液中含有氯化鈣、鹽酸，所以將碳酸鈉溶液滴入溶液中，即AB段發(fā)生的反應(yīng)為：碳酸鈉和氯化鈣溶液的反應(yīng)、碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)、碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)，可以據(jù)此寫出它們反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②BC段的pH=7，且不再發(fā)生改變，則可以判斷鹽酸已被完全反應(yīng)，即該段發(fā)生的反應(yīng)為碳酸鈉和氯化鈣的反應(yīng)，所以可以據(jù)此判斷該段內(nèi)的實驗現(xiàn)象；
③CD段pH值升高，說明溶液中的氯化鈣已被完全反應(yīng)，而碳酸鈉溶液呈堿性，可以據(jù)此解答該題；
（4）鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氣體，而沉淀為碳酸鈉和氯化鈣的反應(yīng)生成的，但是碳酸鈣可以溶于鹽酸中，所以必須把鹽酸消耗完全才能生成碳酸鈣沉淀，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可以知道當(dāng)?shù)稳?0g碳酸鈉溶液時鹽酸被消耗完畢，即開始產(chǎn)生了沉淀，最后生成沉淀的質(zhì)量為5g，可以據(jù)此結(jié)合化學(xué)方程式求算出氯化鈣的質(zhì)量．進(jìn)而完成解答即可．
點評：解答這類題目時，首先，賞析問題情景，找到實驗探究的反應(yīng)原理，以及計算所要用到的數(shù)據(jù)；再根據(jù)實驗的反應(yīng)原理，利用所稱取的樣品進(jìn)行實驗探究，分析推斷出該物質(zhì)的組成成分；然后，根據(jù)化學(xué)方程式計算出該樣品中某一成分的質(zhì)量；然后，將所求的該成分的質(zhì)量除以所取樣品的質(zhì)量，再乘以100%，得出所要探究的物質(zhì)中該成分的含量；進(jìn)而推算出其它成分的含量．