Question

紅棗包裝中常使用一種袋裝防腐劑，品名為“504雙吸劑”，其標簽如圖所示。同學們對一包久置“504雙吸劑”固體樣品很好奇，設(shè)計實驗進行探究。

【提出問題】久置固體的成分是什么？

【查閱資料】鐵與氯化鐵溶液在常溫下發(fā)生反應生成氯化亞鐵。

【作出猜想】久置固體中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca(OH)₂和CaCO₃。

久置固體中可能含有Ca(OH)₂的原因是（用化學方程式表示）                    。

【實驗探究1】

甲同學的方案：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
（1）取少量固體放于試管中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液滴加無色酚酞溶液	固體溶解時試管外壁發(fā)燙，試管底部有不溶物，溶液變紅。	固體中一定含有    和氫氧化鈣。
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的          。	固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液。	固體中一定含有     ， 一定不含F(xiàn)e2O3
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中		固體中一定含有CaCO3

【實驗質(zhì)疑】

（1）乙同學認為甲同學的實驗中不能得出一定含Ca(OH)₂的結(jié)論，理由是        。

（2）丙同學認為甲同學的實驗并不能得出一定不含F(xiàn)e₂O₃的結(jié)論，理由是        。

【實驗探究2】

乙、丙同學設(shè)計如下實驗方案繼續(xù)驗證：

（1）乙、丙同學實驗中又能得出固體樣品中一定還含有      。

（2）乙同學經(jīng)過實驗測得上述濾渣C（CaCO₃ ）的質(zhì)量為1.0 g，計算濾液A中含氫氧化鈣的質(zhì)量。（寫出解題過程）

丙同學經(jīng)過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質(zhì)的總質(zhì)量為1.6 g，濾渣B中CaCO₃的質(zhì)量為1.0 g。

【實驗結(jié)論】綜合上述實驗及乙、丙同學的數(shù)據(jù)，久置固體的成分是              。

 

Answer 1

【答案】

【作出猜想】CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

【實驗探究1】CaO  稀鹽酸   Fe  澄清的石灰水變渾濁

【實驗質(zhì)疑】（1）氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣也能使無色酚酞變紅，不能確定原固體中是否含有氫氧化鈣

（2）氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色

【實驗探究2】（1）Fe₂O₃

（2）Ca(OH)₂:0.74g   

【實驗結(jié)論】Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃

【解析】

試題分析：【作出猜想】因為樣品的成分中本身含有氧化鈣，而氧化鈣容易和空氣中的水反應生成氫氧化鈣，故久置固體中可能含有Ca(OH)₂，反應的化學方程式為CaO+H₂O＝Ca(OH)₂。

【實驗探究1】（1）根據(jù)實驗操作和實驗現(xiàn)象分析，“固體溶解時試管外壁發(fā)燙”，說明固體溶解放出大量的熱，再結(jié)合所給的物質(zhì)，只有生石灰在溶于水時，能與水反應生成熟石灰，同時放出大量的熱，故可判斷固體中一定含有氧化鈣。

（2）根據(jù)實驗操作和實驗現(xiàn)象分析，滴加某物質(zhì)后，“固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液”，說明固體中一定含有Fe，且向其中滴加的是稀鹽酸，因為鐵能與稀鹽酸反應，生成氯化亞鐵（淺綠色）和氫氣。

（3）根據(jù)實驗操作和結(jié)論分析，由于“固體中一定含有CaCO₃”，故步驟（2）中產(chǎn)生的氣體中含有二氧化碳，則“將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中”，可觀察到澄清石灰水變渾濁。

【實驗質(zhì)疑】（1）由于氧化鈣能與水反應，生成氫氧化鈣，故無法確定原固體中是否含有氫氧化鈣。

（2）由于氧化鐵能和鹽酸反應生成氯化鐵，而根據(jù)題意，鐵能和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，故溶液也是淺綠色，所以不一定不含F(xiàn)e₂O₃。

【實驗探究2】（1）根據(jù)實驗操作和實驗現(xiàn)象分析，濾渣B中加入足量稀鹽酸后，溶液變黃色，而稀鹽酸能與氧化鐵反應，生成氯化鐵溶液（黃色），由此可知，固體樣品中一定還含有Fe₂O₃。

（2）根據(jù)圖示，結(jié)合上面的分析可知，濾液A中含有氫氧化鈣溶液，向其中加入足量碳酸鈉溶液，二者反應生成濾渣C（CaCO₃ ）和氫氧化鈉溶液，故反應的化學方程式為Ca(OH)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+NaOH，根據(jù)濾渣C（CaCO₃ ）的質(zhì)量，可求出濾液A中含氫氧化鈣的質(zhì)量。

設(shè)濾液A中含氫氧化鈣的質(zhì)量為x

Ca(OH)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+NaOH，

74            100

x              1.0g

74:100=x:1.0g

解得，x=0.74g

答：濾液A中含氫氧化鈣的質(zhì)量為0.74g。

【實驗結(jié)論】

根據(jù)題意，結(jié)合圖示分析，濾渣B為原殘留固體中的CaCO₃，而經(jīng)過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質(zhì)的總質(zhì)量為1.6g，則原殘留固體中除了CaCO₃外，共有含鈣物質(zhì)0.6g，若0.6g物質(zhì)均為氧化鈣，并設(shè)其與足量的水反應生成的氫氧化鈣的質(zhì)量為y，則有

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

56       74

0.6g     y       

56:74=0.6g:y

解得，y=0.79g

而根據(jù)上面的分析可知，濾液A中含氫氧化鈣的質(zhì)量為0.74g，0.74g＜0.79g，因此樣品中一定還含有氫氧化鈣，即原殘留固體中的成分是Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃。

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量，常見金屬的特性及其應用，酸的化學性質(zhì)，鹽的化學性質(zhì)，根據(jù)化學反應方程式的計算

點評：對于驗證型實驗探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實驗設(shè)計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現(xiàn)象，來驗證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等；在研究物質(zhì)組成時，通過定性的探究實驗不能確定某組成成分時，可通過定量研究加以判斷；定量研究時，質(zhì)量守恒思想是進行推斷的根本依據(jù)。