Question

碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的固体混合物，是实验室常用的干燥剂．相关信息如下表所示．同学们为确认一瓶久置的“碱石灰”（可能已部分变质或全部变质）样品的成分，进行如下探究．

[小资料] ①碱石灰是氧化钙、氢氧化钙的固体混合物．易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳． ②氯化钙溶液显中性．

[提出问题]实验室中久置的碱石灰样品的成分是什么？
[进行猜想]久置的碱石灰样品中可能含有CaO、NaOH、Na₂CO₃、Ca（OH）₂、CaCO₃等成分．用化学方程式表示样品中含有Ca（OH）₂或Na₂CO₃可能含有的原因______（写一个）．
[探究过程]

试回答下列问题：
（1）操作①的名称是______，溶液C中一定含______离子．
（2）溶液A中加入CaCl₂溶液后产生固体，说明样品中一定含有______，反应的方程式为______．
（3）向溶液A中加入CaCl₂溶液后，证明CaCl₂溶液过量的方法是______．
[实验结论]
依据上述实验操作过程及现象，综合对滤液和固体成分的探究，下列对样品成分的分析正确的是______（填序号）．
①样品中一定含NaOH               
②样品中一定含Na₂CO₃
③样品中含NaOH、CaO中的一种或两种
[拓展延伸]
为测定实验室中一瓶变质的烧碱中NaOH的含量，某同学取适量的烧碱样品，溶于一定量的水得到200g溶液；再加入200g稀硫酸（足量）充分搅拌到不再放出气泡为止，称量溶液为395.6g．请分析计算：
（1）反应产生的CO₂的质量为______ g．
（2）若所取烧碱样品为50.0g，则样品中NaOH的质量分数是多少？（写出计算过程）______．
（3）用同浓度的硫酸，分别与未变质、部分变质、或全部变质（杂质都是Na₂CO₃）的烧碱样品反应，需要硫酸的质量都相等．从钠元素质量守恒的角度解释其原因是：______．

Answer 1

【答案】分析：[进行猜想]根据题目信息可知，碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，氧化钙和水生成氢氧化钙，氢氧化钠和二氧化碳生成碳酸钠．写出方程式；
[实验过程]
（1）浊液分离成固体B和溶液A，过滤的使用范围就是把不溶性固体和液体分离，酚酞遇碱变红．
（2）根据物质的组成可知，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠．
（3）检验物质一般选用生成沉淀或者气体的反应，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠．
[实验结论]根据流程图分析，判断哪些是肯定存在，哪些是可能
[拓展延伸]根据质量差分析并按照化学方程式的步骤书写出完整的过程．
解答：解：[进行猜想]根据题目信息可知，碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，氧化钙和水生成氢氧化钙，氢氧化钠和二氧化碳生成碳酸钠．故答案为：CaO+H₂O═Ca（OH）₂（或2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O等，答案合理即可）
[实验过程]
（1）浊液分离成固体B和溶液C，不溶性固体和液体分离符合过滤的使用范围；根据酸碱指示剂的变色范围可知，碱性物质能使酚酞试液变成红色，而碱的共同特征是都含有 OH^-
．故答案为：过滤，OH^-．
（2）根据物质的组成可知，只有碳酸钠可以和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀．故答案为：碳酸钠，Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl+CaCO₃↓
（3）检验物质一般选用生成沉淀或者气体的反应，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠．故答案为：取溶液C于试管中滴加碳酸钠溶液，有白色沉淀生成．
[实验结论]样品溶于水后，烧杯内壁发热，说明有氧化钙或者是氢氧化钠，氧化钙和水反应放出较多热量，氢氧化钠是溶解放热；过滤得到固体B，说明B是碳酸钙（这个碳酸钙可能是氧化钙与二氧化碳反应的结果，也包含氢氧化钠变质后的碳酸钠与氢氧化钙反应的结果；溶液A中加入氯化钙生成碳酸钙沉淀，说明含有碳酸钠；由于加入了过量的氯化钙溶液，所以在溶液C中无碳酸钠剩余，当酚酞呈现红色时说明有碱性物质存在，由于加入的氯化钙对应沉淀，所以A中无氢氧化钙溶液，所以C处只能是氢氧化钠存在．．则原混合物中一定含有碳酸钠和氢氧化钠．故答案为：①②③．
[拓展延伸]
（1）根据反应前后质量差：200克+200克-395.6克=4.4克就是二氧化碳的质量；
（2）解：设所取样品中含有Na₂CO₃的质量为x．
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂ SO₄+H₂O+CO₂↑
106                       44
x                        4.4g
                    
  则烧碱样品中 NaOH%=×100%=78.8%  
答：烧碱样品中NaOH的质量分数为78.8%．
（3）2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O    Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
根据元素守恒的角度看，从两个方程式均可得出都是每46g钠元素生成142g硫酸钠，消耗98g硫酸．
故答案为：
[进行猜想]CaO+H₂O═Ca（OH）₂（或2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O等，答案合理即可）
[实验过程]（1）过滤    OH^-
（2）碳酸钠    Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl+CaCO₃↓
（3）取溶液C于试管中滴加碳酸钠溶液，有白色沉淀生成，说明CaCl₂溶液已过量
[实验结论]（1）①②③
[拓展延伸]
（1）4.4
（2）解：设所取样品中含有Na₂CO₃的质量为x．
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂ SO₄+H₂O+CO₂↑
106                       44
x                        4.4g
                         
则烧碱样品 NaOH%=×100%=78.8%
        
答：烧碱样品中NaOH的百分含量为78.8%．
（3）氢氧化钠和碳酸钠都是每46g钠元素生成142g硫酸钠，消耗98g硫酸
点评：[实验结论]不好处理，做题时要前后对照，因果要清楚，酚酞变红的因素较多，比如氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钙等．