Question

12．將一定量的生石灰加入一只潔凈的燒杯中，加入碳酸鈉溶液，充分反應后冷卻到室溫，通過過濾、洗滌、干燥得到固體A和溶液B，請回答以下問題．
【查閱資料】NaOH、Ca（OH）₂的溶解度

溫度（℃）	0	20	40	60	80	100
NaOH的溶解度	42	109	129	174	314	347
Ca（OH）2的溶解度	0.18	0.16	0.14	0.12	0.09	0.07

（1）固體A中的成分是什么？
【猜想與假設】
甲同學認為是：CaCO₃　　乙同學認為是：CaCO₃，Ca（OH）₂
乙同學猜想可能含有Ca（OH）₂的理由是CaO+H₂O═Ca（OH）₂（用化學方程式表示）．
【實驗與探究】為了驗證各自的猜想，甲、乙同學分別進行了如表實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
甲同學：用一支潔凈的試管取少量固體A，再加入過量稀鹽酸．	有氣泡產(chǎn)生	猜想 正確
乙同學：用一支潔凈的試管取少量固體A，加水，充分振蕩，向上層清液中滴加酚酞試液．	上層清液由無色變?yōu)榧t色	猜想 正確

【反思與評價】同學討論后認為，甲同學的實驗不能（填“能”或“不能”）證明固體A的成分，理由是加入過量稀鹽酸時產(chǎn)生氣泡，能夠證明含有碳酸鈣，但是不能證明不含有氫氧化鈣；
結合甲、乙兩位同學的實驗證明了乙同學的猜想是正確的，因此確定了固體A的成分．
（2）溶液B中溶質的成分是什么？
【猜想與假設】丙同學：NaOH、Na₂CO₃，丁同學：NaOH、Ca（OH）₂，戊同學：NaOH
【表達與交流】
①結合對固體成分的探究，同學們經(jīng)過討論確定了丁同學猜想正確，理由是一定含有碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成的氫氧化鈉，固體中含有氫氧化鈣，說明溶液中一定含有氫氧化鈣，不含有碳酸鈉；
②同學們欲將溶液B加熱濃縮，加熱不久，溶液出現(xiàn)渾濁，只好停止加熱，請解釋加熱時溶液出現(xiàn)渾濁的原因是加熱時氫氧化鈣的溶解度減小，有氫氧化鈣析出；
③同學們立即變換方案，向B溶液中加入適量的碳酸鈉溶液，過濾，將濾液加熱濃縮至飽和，降溫、過濾、洗滌、烘干得到比較純凈的氫氧化鈉固體．
（3）欲測定實驗室一瓶久置變質的NaOH溶液中Na₂CO₃的質量分數(shù)．取21.2g待測溶液，向其中逐滴加入CaCl₂溶液，產(chǎn)生沉淀的物質的量與所加CaCl₂物質的量的關系如圖所示．（CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓）
求待測溶液中Na₂CO₃的質量分數(shù)5%（根據(jù)化學方程式列式計算）．

Answer 1

分析 （1）氧化鈣能和水反應生成氫氧化鈣；
碳酸鈣能和稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，氫氧化鈣能和稀鹽酸反應生成氯化鈣和水；
氫氧化鈣溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
（2）碳酸鈉能和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，因此碳酸鈉和氫氧化鈣不能共存；
氫氧化鈣的溶解度隨著溫度的升高而減小；
氫氧化鈉的溶解度隨著溫度的升高而增大，并且受溫度變化影響大；
（3）根據(jù)提供的信息和數(shù)據(jù)可以計算待測溶液中Na₂CO₃的質量分數(shù)．

解答 解：（1）乙同學猜想可能含有Ca（OH）₂的理由是氧化鈣和水反應生成了氫氧化鈣，反應的化學方程式為：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；
甲、乙同學分別進行了如表實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
甲同學：用一支潔凈的試管取少量固體A，再加入過量稀鹽酸．	有氣泡產(chǎn)生	猜想 正確
乙同學：用一支潔凈的試管取少量固體A，加水，充分振蕩，向上層清液中滴加酚酞試液．	上層清液由無色變?yōu)榧t色	猜想 正確

甲同學的實驗不能證明固體A的成分，理由是加入過量稀鹽酸時產(chǎn)生氣泡，能夠證明含有碳酸鈣，但是不能證明不含有氫氧化鈣；
（2）①經(jīng)過討論確定了丁同學猜想正確，理由是一定含有碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成的氫氧化鈉，固體中含有氫氧化鈣，說明溶液中一定含有氫氧化鈣，不含有碳酸鈉；
②加熱時溶液出現(xiàn)渾濁的原因是加熱時氫氧化鈣的溶解度減小，有氫氧化鈣析出；
③同學們立即變換方案，向B溶液中加入適量的碳酸鈉溶液，過濾，將濾液加熱濃縮至飽和，降溫、過濾、洗滌、烘干得到比較純凈的氫氧化鈉固體；
（3）設碳酸鈉的質量為x，
由圖中信息可知，反應生成了0.01mol的碳酸鈣沉淀，
CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓，
       106         100
        x    100g/mol×0.01mol
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{100g/mol×0.01mol}$，
x=1.06g，
待測溶液中Na₂CO₃的質量分數(shù)為：$\frac{1.06g}{21.2g}$×100%=5%．
故填：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；酚酞試液；不能；加入過量稀鹽酸時產(chǎn)生氣泡，能夠證明含有碳酸鈣，但是不能證明不含有氫氧化鈣；一定含有碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成的氫氧化鈉，固體中含有氫氧化鈣，說明溶液中一定含有氫氧化鈣，不含有碳酸鈉；加熱時氫氧化鈣的溶解度減小，有氫氧化鈣析出；碳酸鈉溶液；降溫；5%．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．