Question

某化學(xué)興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)“滅火器原理”后，設(shè)計了如下圖所示實驗，并對反應(yīng)后瓶中殘留廢液進行探究。

【提出問題】廢液中所含溶質(zhì)是什么？
【猜想與假設(shè)】
猜想1：廢液中的溶質(zhì)可能是NaCl、Na₂CO₃和HCl。猜想2：廢液中的溶質(zhì)只有NaCl。 
猜想3：廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl。猜想4：廢液中的溶質(zhì)是__________________。
【討論與交流】小明認為猜想1無需驗證就知道是錯誤的，他的理由是      。
【實驗與結(jié)論】
（1）小亮同學(xué)為驗證猜想2，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，于是小亮認為猜想2正確。你認為他的結(jié)論        （填“正確”或“錯誤”），理由是             。
（2）小美為驗證猜想3，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，她認為猜想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    。

A．方法不正確，結(jié)果偏小，結(jié)論正確	B．方法不正確，結(jié)果偏大，結(jié)論正確
C．方法正確，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）小麗為驗證猜想4成立，可選擇的試劑             。
【拓展與應(yīng)用】若廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl，根據(jù)HCl的性質(zhì)，無需另加試劑，只要對廢液進行操作即可從廢液中得到NaCl固體。
（4）向一定質(zhì)量CaCl₂和HCl的混合溶液中逐滴加入溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為10.0%的Na₂CO₃溶液。反應(yīng)過程中加入的Na₂CO₃溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生沉淀或氣體的質(zhì)量關(guān)系如下圖所示。

試回答下列問題：
①oa段表示生成    （填“氣體”或“沉淀”）的質(zhì)量；
②c點對應(yīng)的溶液中溶質(zhì)為           ；（2分）
③x值為          。（寫出計算過程）（3分）

Answer 1

【猜想與假設(shè)】
NaCl和Na₂CO₃
【討論與交流】
HCl和Na₂CO₃在溶液中不能共存
【實驗與結(jié)論】
（1）錯誤、溶液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色。
（2）B；
（3）稀鹽酸（或稀硫酸）、氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液）、氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液）。（合理即可）
【拓展與應(yīng)用】
蒸發(fā)
（4）① 氣體；　
② NaCl和Na₂CO₃（或氯化鈉和碳酸鈉）；
③ 106。

解析試題分析：【猜想與假設(shè)】根據(jù)題意可知，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)，生成氯化鈉、水和二氧化碳氣體，故反應(yīng)后的廢液的可能組成是：①恰好完全反應(yīng)，廢液中的溶質(zhì)只有生成的氯化鈉；②濃鹽酸有剩余，則廢液中含有生成的氯化鈉和剩余的鹽酸；③碳酸鈉有剩余，廢液中含有剩余的碳酸鈉和生成的氯化鈉。
【討論與交流】由于碳酸鈉和鹽酸能反應(yīng)，故二者不能同時存在于同一種溶液中，錯誤。
【實驗與結(jié)論】
（1）由于酚酞試液只遇堿性溶液變紅色，故當(dāng)溶液中有HCl剩余時，滴加酚酞溶液也不變色，無法證明只有NaCl，錯誤。
（2）根據(jù)猜想3可知，廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl，故只要能證明其pH＜7，即可證明有HCl的存在，故小美的結(jié)論是正確的；但由于pH試紙事先被潤濕了，故相當(dāng)于將待測溶液稀釋了，稀釋后的溶液的酸性會減弱，故pH會變大。故選B
（3）檢驗碳酸鈉的存在，即檢驗碳酸根離子的存在，故可以把碳酸根離子轉(zhuǎn)化為沉淀或氣體來驗證，稀鹽酸（或稀硫酸）能與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳氣體，氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液）、氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液）能與碳酸鈉反應(yīng)生成沉淀。
【拓展與應(yīng)用】由于鹽酸是氯化氫的水溶液，受熱時，溶質(zhì)氯化氫氣體會逸出，故直接蒸發(fā)即可除去氯化氫。
（4）①向一定質(zhì)量CaCl₂和HCl的混合溶液中逐滴加入Na₂CO₃溶液，二者均能與Na₂CO₃溶液反應(yīng)，且CaCl₂與Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成的碳酸鈣沉淀還能與HCl反應(yīng)，生成CaCl₂、水和二氧化碳，故相當(dāng)于碳酸鈉會先與鹽酸反應(yīng)，當(dāng)鹽酸完全反應(yīng)，才開始與氯化鈣反應(yīng)，所以oa段表示生成氣體的質(zhì)量。
②b點表示碳酸鈉恰好完全反應(yīng)，此時溶液中只含有生成的NaCl一種溶質(zhì)；而c點時，碳酸鈉已過量，故此時溶液中溶質(zhì)為生成的NaCl和剩余的Na₂CO₃。
③根據(jù)上面的分析可知，碳酸鈉先與鹽酸反應(yīng)，再與氯化鈣反應(yīng)；結(jié)合圖示可知，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體2.2g，碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀5.0g。
設(shè)生成2.2g二氧化碳氣體所需的Na₂CO₃的質(zhì)量為m，生成5.0g碳酸鈣沉淀所需Na₂CO₃的質(zhì)量為n，則
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                 44
m                  2.2g
106：44=m：2.2g
解得，m=5.3g
Na₂CO₃+ CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
106         100
n            5.0g
106：100=n：5.0g
解得，n=5.3g；
所以x=(5.3g+5.3g)÷10% =106g
考點：酸的化學(xué)性質(zhì)，證明鹽酸和可溶性鹽酸鹽，溶液的酸堿性與pH值的關(guān)系，酸的物理性質(zhì)及用途，書寫化學(xué)方程式，根據(jù)化學(xué)方程式計算
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；解答最后一問，一定要注意碳酸鈉會先與鹽酸反應(yīng)，再與氯化鈣反應(yīng)。