Question

工業(yè)上用碳酸鈉溶液與石灰水反應制燒堿．對于碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應，某化學興趣小組的同學將其產物進行過濾，并對濾液進行如下探究．
【提出問題】濾液中含有哪些溶質？
【猜想與假設】假設一：濾液中只含氫氧化鈉      
假設二：濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉
假設三：濾液中含

 

假設四：濾液中含氫氧化鈉、氫氧化鈣和碳酸鈉
【進行實驗】甲同學設計了如下實驗方案：

實驗步驟	實驗現象	結論
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
	若無明顯現象	恰好反應

【反思與評價】
（1）碳酸鈉溶液與石灰水反應的基本類型為

 

．
（2）乙同學認為假設四不合理，理由是

 

．
（3）丙同學認為甲同學設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，她的理由是

 

．
（4）丁同學認為要說明碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應，還需在甲同學實驗方案的基礎上進行實驗．她的實驗方案是：

實驗步驟	實驗現象和結論

【定量研究】
（5）戊同學稱取100g燒堿固體樣品（樣品中的雜質是碳酸鈉），加水溶解得到溶液A，取A溶液的

1

5

向其中加入CaCl₂溶液．反應時CaCl₂溶液與沉淀的質量關系如圖所示． 
①樣品中氫氧化鈉的質量為

 

g；
②計算所加CaCl₂溶液中鈣離子的質量分數．（寫出計算過程）

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,有關溶質質量分數的簡單計算,堿的化學性質,鹽的化學性質,根據化學反應方程式的計算

專題：溶質質量分數與化學方程式相結合的計算,科學探究

分析：對反應后溶液中的物質進行假設，從兩個方面來思考，一是恰好完全反應，二是有一種反應物過量，不可能兩種反應物都過量；含碳酸鈉雜質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，其次才發(fā)生碳酸鈉和鹽酸的反應；樣品中的碳元素最終都轉化到了二氧化碳中，所以求樣品中碳元素質量分數，要先找出二氧化碳中碳元素質量．

解答：解：【猜想與假設】碳酸鈉溶液與石灰水，有三種情況：①恰好完全反應，濾液中只含有氫氧化鈉，②碳酸鈉過量，濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉
③氫氧化鈣過量，濾液中含氫氧化鈉和氫氧化鈣；
（1）碳酸鈉和氫氧化鈣發(fā)生的是復分解反應，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，屬于復分解反應；
（2）很顯然假設四不成立，因為碳酸鈉和氫氧化鈣是反應物，二者不可能都剩余；
（3）甲同學的方案不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應，因為如果是假設二成立，過量的氫氧化鈣和氯化鈣也不反應，無現象；
（4）在甲同學實驗方案的基礎上，要說明碳酸鈉溶液與石灰水恰好完全反應，應取甲同學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設碳酸鈉的質量為x，CaCl₂溶液中溶質質量為y；
Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl₂+CaCO₃↓
 106    111           100
  x     y            5g

106

x

=

100

5g

  
    x=5.3g

111

y

=

100

5g

y=5.55g
樣品中氫氧化鈉的質量為100g-5.3g×5=76.5g
②CaCl₂溶液中鈣離子的質量為：5.55g×

40

111

×100%=2g，
所加CaCl₂溶液中鈣離子的質量分數為：

2g

50g

×100%=4%．
故答案為：（10分）【猜想與假設】假設三：氫氧化鈉和氫氧化鈣
【反思與評價】
（1）復分解反應
（2）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，滴加氯化鈣溶液也無明顯現象
（4）

實 驗 步 驟	實 驗 現 象 和 結  論
取少量甲同學實驗用的原濾液放在試管中，在通入足量的二氧化碳（或滴入Na2CO3溶液），觀察	溶液無變化，則不含氫氧化鈣
	溶液變渾濁，則含氫氧化鈣

【定量研究】（5）①76.5     ②4%（2分）

點評：此題是有關反應后溶液中成分的探究題，其中又有根據方程式的計算題，步驟較多，做題過程比較繁瑣，屬于較難題型．