Question

工業(yè)上用碳酸鈉溶液與石灰水反應(yīng)制燒堿．對于碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應(yīng)，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)將其產(chǎn)物進(jìn)行過濾，并對濾液進(jìn)行如下探究．
【提出問題】濾液中含有哪些溶質(zhì)？
【猜想與假設(shè)】假設(shè)一：濾液中只含氫氧化鈉      
假設(shè)二：濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉
假設(shè)三：濾液中含

 

假設(shè)四：濾液中含氫氧化鈉、氫氧化鈣和碳酸鈉
【進(jìn)行實驗】甲同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)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(xiàn)象	恰好反應(yīng)

【反思與評價】
（1）碳酸鈉溶液與石灰水反應(yīng)的基本類型為

 

．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為假設(shè)四不合理，理由是

 

．
（3）丙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)設(shè)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(yīng)，她的理由是

 

．
（4）丁同學(xué)認(rèn)為要說明碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應(yīng)，還需在甲同學(xué)實驗方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行實驗．她的實驗方案是：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象和結(jié)論

【定量研究】
（5）戊同學(xué)稱取100g燒堿固體樣品（樣品中的雜質(zhì)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(yīng)時CaCl₂溶液與沉淀的質(zhì)量關(guān)系如圖所示． 
①樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為

 

g；
②計算所加CaCl₂溶液中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計算過程）

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計算,堿的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與化學(xué)方程式相結(jié)合的計算,科學(xué)探究

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

解答：解：【猜想與假設(shè)】碳酸鈉溶液與石灰水，有三種情況：①恰好完全反應(yīng)，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(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，屬于復(fù)分解反應(yīng)；
（2）很顯然假設(shè)四不成立，因為碳酸鈉和氫氧化鈣是反應(yīng)物，二者不可能都剩余；
（3）甲同學(xué)的方案不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應(yīng)，因為如果是假設(shè)二成立，過量的氫氧化鈣和氯化鈣也不反應(yīng)，無現(xiàn)象；
（4）在甲同學(xué)實驗方案的基礎(chǔ)上，要說明碳酸鈉溶液與石灰水恰好完全反應(yīng)，應(yīng)取甲同學(xué)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(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x，CaCl₂溶液中溶質(zhì)質(zhì)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(zhì)量為100g-5.3g×5=76.5g
②CaCl₂溶液中鈣離子的質(zhì)量為：5.55g×

40

111

×100%=2g，
所加CaCl₂溶液中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

2g

50g

×100%=4%．
故答案為：（10分）【猜想與假設(shè)】假設(shè)三：氫氧化鈉和氫氧化鈣
【反思與評價】
（1）復(fù)分解反應(yīng)
（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(xiàn)象
（4）

實 驗 步 驟	實 驗 現(xiàn) 象 和 結(jié)  論
取少量甲同學(xué)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(guān)反應(yīng)后溶液中成分的探究題，其中又有根據(jù)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．