Question

3．“雙吸劑”是一種常見袋裝食品的保鮮劑，能吸收空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣 等．化學(xué)興趣小組的同學(xué)在某食品袋中發(fā)現(xiàn)一包“雙吸劑”，其標(biāo)簽如圖1所示．同學(xué)們 對這包久置的“雙吸劑”固體樣品很好奇，設(shè)計實驗進(jìn)行探究．

【提出問題】久置“雙吸劑”固體的成分是什么？
【查閱資料】①鐵與氯化鐵溶液在常溫下反應(yīng)生成氯化亞鐵：Fe+2FeCl₃=3FeCl₂； ②堿性的Na₂CO₃溶液可以與中性的CaCl₂溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)．
【作出猜想】久置固體中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（0H）₂和CaCO₃．
【實驗探究1】下表是小明設(shè)計的實驗方案和記錄的實驗報告，請你補充完整．

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
①取少量樣品放入試管中，滴加一定量的稀鹽酸．用帶異管的單孔橡皮塞塞緊試管口，導(dǎo)管另一端伸入澄清石灰水中．	試管中固體逐漸減少，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液，澄清石灰水變渾濁．	樣品中一定含有Fe和CaCO3， 不含F(xiàn)e2O3．
②取少量樣品放入試管中，加水溶解，靜置后取上層清液滴加無色酚酞試液．	試管底部有不溶物，上層清液由無色變?yōu)榧t色．	樣品中含有氧化鈣或氫氧化鈣或二者都有

【實驗質(zhì)疑】小組同學(xué)通過討論認(rèn)為實驗并不能得出一定不含F(xiàn)e₂O₃的結(jié)論，
理由是Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；Fe+2FeCl₃=3FeCl₂ （用化學(xué)方程式表示）． 為進(jìn)一步確定這包久置的“雙吸劑”固體的成分迸行如下定量實驗．
【實驗探究2】取3g樣品研碎，并用磁鐵充分吸引后，得到剩余固體2.6g，按照圖2流程進(jìn)行實驗，請回答相關(guān)問題：
（1）操作二、操作三名稱是過濾．
（2）固體I的成分是CaCO₃和Fe₂O₃．（填物質(zhì)化學(xué)式，下同）；
（3）燒杯A中溶液和加入的碳酸鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
（4）依據(jù)實驗探究1、2中現(xiàn)象的分析及數(shù)據(jù)計算判斷，這包久置“雙吸劑”固體的成分是Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．

Answer 1

分析 【實驗探究1】從實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因去分析解答；
【實驗質(zhì)疑】從實驗結(jié)論中的物質(zhì)加水后發(fā)生的反應(yīng)去分析解答；
【實驗探究2】（2）根據(jù)方程式的質(zhì)量比分析；
（3）氫氧化鈣與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉；
（4）從每一過程中剩余的物質(zhì)及物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)去分析解答．

解答 解：【實驗探究1】由題目中可知固體成分可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃，由表中實驗現(xiàn)象：“試管中固體逐漸減少，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液，澄清石灰水變渾濁．”說明固體和一種物質(zhì)反應(yīng)生成了二氧化碳?xì)怏w（澄清石灰水變濁的氣體），和一種含有Fe²⁺的物質(zhì)（得到淺綠色溶液），實驗室里制取二氧化碳?xì)怏w的方法為用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)，其化學(xué)方程式式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，而鐵也可以和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，其化學(xué)方程式為：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑，可以推出加入的這種物質(zhì)為稀鹽酸，固體物質(zhì)中一定有的物質(zhì)是Fe和CaCO₃；其他的固體物質(zhì)中可以和稀鹽酸反應(yīng)的有：①氧化鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣（溶液為無色）和水，其反應(yīng)化學(xué)方程式為：CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O；②氫氧化鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣（溶液為無色）和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O；③氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵（溶液為黃色）和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．由于最后所得溶液沒有顯黃色，也就是溶液中沒有，所以固體物質(zhì)中一定沒有Fe₂O₃．
故答案為：稀鹽酸；Fe和CaCO₃；
加水溶解后，氧化鈣可和和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，同時反應(yīng)放出大量的熱，生成的氫氧化鈣的溶液呈堿性，能使無色的酚酞試液變成紅色；
故答案為：氧化鈣或氫氧化鈣或二者都有；
【實驗質(zhì)疑】由于氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成的氯化鐵，可能會繼續(xù)與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵；
故答案為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；Fe+2FeCl₃=3FeCl₂；
【實驗探究2】（2）取3g樣品研碎，并用磁鐵充分吸引后，得到剩余固體2.6g，所以已經(jīng)出去了鐵粉，溶解過濾的固體Ⅰ的質(zhì)量為2g，其中含有碳酸鈣還可能有氧化鐵，由碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)方程式為
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
 100                44
由于生成氣體0.44g所以固體Ⅰ中含有1g碳酸鈣，所以固體Ⅰ中含有碳酸鈣和氧化鐵，
故答案為：CaCO₃和Fe₂O₃；
（3）氫氧化鈣與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，方程式為Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
故答案為：Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
（4）由于固體成分可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃，能夠被磁鐵吸引的0.4g固體是鐵，剩余的2.6g固體中還可能含有Fe₂O₃（不溶于水）CaO[能和水反應(yīng)生成Ca（OH）₂]、Ca（OH）₂（微溶于水，加足量的水后完全溶解）和CaCO₃（不溶于水），剩余的固體Ⅰ中的物質(zhì)可能為：Fe₂O₃和CaCO₃，溶解的物質(zhì)為0.6g，所以濾液的成分為Ca（OH）₂和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，其化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；又生成沉淀為1g，設(shè)生成1g碳酸鈣固體所需的氫氧化鈣質(zhì)量為x
Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
74                100
x                  1g
$\frac{74}{x}=\frac{100}{1g}$
解得x=0.74g＞0.6g，所以濾液中的氫氧化鈣有部分是由氧化鈣與水反應(yīng)生成，
由上面的分析可知固體物質(zhì)的成分為：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．故填：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．

點評 本考點既考查了實驗步驟的設(shè)計，又考查了化學(xué)方程式的書寫，還對實驗進(jìn)行了評價，綜合性比較強．實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結(jié)論和實驗規(guī)律的探究等．本題通過實驗資料和實驗分析，得到了正確的結(jié)論，屬于結(jié)論性探究．同學(xué)們要具體分析，綜合掌握．