Question

16．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)做完“大理石和稀鹽酸制取二氧化碳的實驗”后，將反應(yīng)后錐形瓶中殘留的廢液過濾，并對濾液進行探究（已知大理石中所含雜質(zhì)既不溶于水，也不與酸反應(yīng)）．
【提出問題】濾液中所含溶質(zhì)是什么？
【查閱資料】氯化鈣溶液呈中性
【猜想與假設(shè)】
猜想1：濾液中的溶質(zhì)可能是CaCl₂和CaCO₃
猜想2：濾液中的溶質(zhì)只有CaCl₂
猜想3：濾液中的溶質(zhì)是CaCl₂和HCl
【討論與交流】
小明認(rèn)為猜想1無需驗證就知道是錯誤的，他的理由是CaCO₃難溶于水．
【實驗與結(jié)論】
（1）小亮同學(xué)為驗證猜想2，取少量濾液裝入試管中，然后滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液不變色，于是小亮認(rèn)為猜想2正確．你認(rèn)為他的結(jié)論錯誤（填“正確”或“錯誤”），理由是溶液中的溶質(zhì)是CaCl₂和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色．
（2）小美為驗證猜想3，用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該濾液滴到濕潤的pH試紙上，測得pH=4，她認(rèn)為猜想3正確．對她的操作方法、測量結(jié)果及結(jié)論的評價，正確的是C．
A．方法不正確，結(jié)果偏小，結(jié)論正確
B．方法正確，結(jié)果偏大，結(jié)論不正確
C．方法不正確，結(jié)果偏大，結(jié)論正確
D．方法正確，結(jié)果偏小，結(jié)論不正確
（3）小麗選擇了其他幾種不同類別的物質(zhì)來驗證猜想3，也得出了結(jié)論，可供選擇的試劑有：石蕊溶液、銅片、鎂條、氧化鈣、氧化鐵、氫氧化鈉、氫氧化銅、碳酸鈉溶液、硝酸銀溶液．請完成表：

方案	試劑類別	選用試劑	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
A	指示劑	石蕊溶液	溶液變紅	猜想3 正確
B	金屬單質(zhì)	鎂	固體表面產(chǎn)生氣泡
C	金屬氧化物	氧化鐵	固體溶解，溶液變成棕黃色
D	堿	氫氧化銅	固體溶解，溶液變成藍色
E	鹽	硝酸銀溶液	產(chǎn)生白色沉淀

【反思與評價】上述方案有錯誤及錯誤的原因是E錯誤，因為若只有CaCl₂時，加硝酸銀溶液也會產(chǎn)生白色沉淀（填寫錯誤方案的序號，并解釋其錯誤的原因）．
【拓展與延伸】
若猜想3成立，小麗認(rèn)為無需另加試劑，只要對濾液進行蒸發(fā)操作即可除去雜質(zhì)，從濾液中得到CaCl₂固體．
（4）小麗同學(xué)取了100g 濾液，逐滴加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%的Na₂CO₃溶液．反應(yīng)過程中加入的Na₂CO₃溶液的質(zhì)量與溶液pH的關(guān)系如圖所示．
試回答下列問題：
①寫出首先發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②a點對應(yīng)的溶液中溶質(zhì)為NaCl和CaCl₂；
③恰好完全反應(yīng)時所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.9%．（寫出計算過程，結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)，廢液的可能組成是：①恰好完全反應(yīng)，廢液中的溶質(zhì)只有氯化鈣，②鹽酸有剩余，廢液中含有氯化鈣和氯化氫，③碳酸鈣有剩余，廢液中含有氯化鈣，碳酸鈣不溶．
【討論與交流】碳酸鈣不溶．
【實驗與結(jié)論】
（1）考慮酚酞溶液變色的變色規(guī)律．
（2）用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該溶液滴到“濕潤”的pH試紙上，測得pH=4，認(rèn)為猜想3正確，則可推測其操作方法、測量結(jié)果及結(jié)論的評價是否正確；
（3）考慮氫離子的驗證．
【反思與評價】氯化鈣和氯化氫都能使硝酸銀產(chǎn)生白色沉淀．
【拓展與延伸】
除去氯化鈣中的氯化氫可用蒸發(fā)的方法，因為氯化氫是氣體溶質(zhì)，能揮發(fā)出來，不過氯化氫氣體有毒，能污染空氣
（4）加入的碳酸鈉先與鹽酸反應(yīng)，把鹽酸消耗完了，才開始與氯化鈣反應(yīng)，開始生成沉淀，此時溶液的pH值不變．

解答 解：【猜想與假設(shè)】根據(jù)前面的猜想，可以考慮鹽酸有剩余，故廢液中含有氯化氫和氯化鈣．
【討論與交流】CaCO₃難溶于水，不可能在溶液中；
【實驗與結(jié)論】
（1）小亮同學(xué)為驗證猜想2：廢液中的溶質(zhì)只有CaCl₂，取少量廢液裝入試管中，然后滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液不變色，于是小亮認(rèn)為猜想2正確．其結(jié)論錯誤，理由是酸和中性溶液都不會使酚酞溶液變色．
（2）用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該溶液滴到“濕潤”的pH試紙上，測得pH=4，認(rèn)為猜想3：廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl，正確，則可推測其操作方法不正確，結(jié)果偏大，結(jié)論正確；故選C．
（3）B、金屬鎂會與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，冒氣泡；
C、氧化鐵會與鹽酸反應(yīng)，固體溶解，溶液變成棕黃色；
D、氫氧化銅屬于堿類；
【反思與評價】氯化鈣和氯化氫都能使硝酸銀產(chǎn)生不溶于稀硝酸的白色沉淀．所以結(jié)論不正確．
【拓展與應(yīng)用】氯化氫是氣體溶質(zhì)，受熱后能從溶液中揮發(fā)出來，故可以用蒸發(fā)的方法；
（4）①Na₂CO₃會先于HCl，而后與CaCl₂反應(yīng)，首先反應(yīng)的方程式為Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②a點表示Na₂CO₃恰好與鹽酸反應(yīng)，溶液中含有CaCl₂和NaCl兩種溶質(zhì)；
③根據(jù)題意可知碳酸鈉先與鹽酸反應(yīng)，再與氯化鈣反應(yīng)，
設(shè)與鹽酸恰好反應(yīng)生成氯化鈉為x，生成二氧化碳為y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
106          117      44
53g×10%     x         y
$\frac{106}{53g×10%}$=$\frac{117}{x}$=$\frac{44}{y}$
x=5.85g，y=2.2g
設(shè)與氯化鈣恰好反應(yīng)生成氯化鈉為z，生成碳酸鈣為w
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl．
106          100     117
53g×10%     w         z
$\frac{106}{53g×10%}$=$\frac{100}{w}$=$\frac{117}{z}$
則z=5.85g，w=5g
恰好完全反應(yīng)時所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5.85g+5.85g}{100g+106g-2.2g-5g}$×100%=5.9%
故答案為：【猜想與假設(shè)】
CaCl₂和HCl
【討論與交流】
CaCO₃難溶于水
【實驗與結(jié)論】
（1）錯誤    溶液中的溶質(zhì)是CaCl₂和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色．
（2）C；
（3）鎂； 固體溶解，溶液變成棕黃色； 堿；
【反思與評價】E錯誤，因為若只有CaCl₂時，加硝酸銀溶液也會產(chǎn)生白色沉淀．
【拓展與應(yīng)用】蒸發(fā)
（4）①Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
②NaCl和CaCl₂（或氯化鈉和氯化鈣）；
③5.9%．

點評 本題主要考查物質(zhì)的檢驗方法，同學(xué)們要學(xué)會通過現(xiàn)象判斷物質(zhì)是否存在，但也要排除同類離子的干擾．