Question

16．某化学兴趣小组的同学做完“大理石和稀盐酸制取二氧化碳的实验”后，将反应后锥形瓶中残留的废液过滤，并对滤液进行探究（已知大理石中所含杂质既不溶于水，也不与酸反应）．
【提出问题】滤液中所含溶质是什么？
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性
【猜想与假设】
猜想1：滤液中的溶质可能是CaCl₂和CaCO₃
猜想2：滤液中的溶质只有CaCl₂
猜想3：滤液中的溶质是CaCl₂和HCl
【讨论与交流】
小明认为猜想1无需验证就知道是错误的，他的理由是CaCO₃难溶于水．
【实验与结论】
（1）小亮同学为验证猜想2，取少量滤液装入试管中，然后滴入酚酞溶液，发现酚酞溶液不变色，于是小亮认为猜想2正确．你认为他的结论错误（填“正确”或“错误”），理由是溶液中的溶质是CaCl₂和HCl时，滴加酚酞溶液也不变色．
（2）小美为验证猜想3，用洁净干燥的玻璃棒蘸取该滤液滴到湿润的pH试纸上，测得pH=4，她认为猜想3正确．对她的操作方法、测量结果及结论的评价，正确的是C．
A．方法不正确，结果偏小，结论正确
B．方法正确，结果偏大，结论不正确
C．方法不正确，结果偏大，结论正确
D．方法正确，结果偏小，结论不正确
（3）小丽选择了其他几种不同类别的物质来验证猜想3，也得出了结论，可供选择的试剂有：石蕊溶液、铜片、镁条、氧化钙、氧化铁、氢氧化钠、氢氧化铜、碳酸钠溶液、硝酸银溶液．请完成表：

方案	试剂类别	选用试剂	实验现象	结论
A	指示剂	石蕊溶液	溶液变红	猜想3 正确
B	金属单质	镁	固体表面产生气泡
C	金属氧化物	氧化铁	固体溶解，溶液变成棕黄色
D	碱	氢氧化铜	固体溶解，溶液变成蓝色
E	盐	硝酸银溶液	产生白色沉淀

【反思与评价】上述方案有错误及错误的原因是E错误，因为若只有CaCl₂时，加硝酸银溶液也会产生白色沉淀（填写错误方案的序号，并解释其错误的原因）．
【拓展与延伸】
若猜想3成立，小丽认为无需另加试剂，只要对滤液进行蒸发操作即可除去杂质，从滤液中得到CaCl₂固体．
（4）小丽同学取了100g 滤液，逐滴加入溶质质量分数为10.0%的Na₂CO₃溶液．反应过程中加入的Na₂CO₃溶液的质量与溶液pH的关系如图所示．
试回答下列问题：
①写出首先发生的反应的化学方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②a点对应的溶液中溶质为NaCl和CaCl₂；
③恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数为5.9%．（写出计算过程，结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据发生的反应，废液的可能组成是：①恰好完全反应，废液中的溶质只有氯化钙，②盐酸有剩余，废液中含有氯化钙和氯化氢，③碳酸钙有剩余，废液中含有氯化钙，碳酸钙不溶．
【讨论与交流】碳酸钙不溶．
【实验与结论】
（1）考虑酚酞溶液变色的变色规律．
（2）用洁净干燥的玻璃棒蘸取该溶液滴到“湿润”的pH试纸上，测得pH=4，认为猜想3正确，则可推测其操作方法、测量结果及结论的评价是否正确；
（3）考虑氢离子的验证．
【反思与评价】氯化钙和氯化氢都能使硝酸银产生白色沉淀．
【拓展与延伸】
除去氯化钙中的氯化氢可用蒸发的方法，因为氯化氢是气体溶质，能挥发出来，不过氯化氢气体有毒，能污染空气
（4）加入的碳酸钠先与盐酸反应，把盐酸消耗完了，才开始与氯化钙反应，开始生成沉淀，此时溶液的pH值不变．

解答 解：【猜想与假设】根据前面的猜想，可以考虑盐酸有剩余，故废液中含有氯化氢和氯化钙．
【讨论与交流】CaCO₃难溶于水，不可能在溶液中；
【实验与结论】
（1）小亮同学为验证猜想2：废液中的溶质只有CaCl₂，取少量废液装入试管中，然后滴入酚酞溶液，发现酚酞溶液不变色，于是小亮认为猜想2正确．其结论错误，理由是酸和中性溶液都不会使酚酞溶液变色．
（2）用洁净干燥的玻璃棒蘸取该溶液滴到“湿润”的pH试纸上，测得pH=4，认为猜想3：废液中的溶质是NaCl和HCl，正确，则可推测其操作方法不正确，结果偏大，结论正确；故选C．
（3）B、金属镁会与盐酸反应生成氢气，冒气泡；
C、氧化铁会与盐酸反应，固体溶解，溶液变成棕黄色；
D、氢氧化铜属于碱类；
【反思与评价】氯化钙和氯化氢都能使硝酸银产生不溶于稀硝酸的白色沉淀．所以结论不正确．
【拓展与应用】氯化氢是气体溶质，受热后能从溶液中挥发出来，故可以用蒸发的方法；
（4）①Na₂CO₃会先于HCl，而后与CaCl₂反应，首先反应的方程式为Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②a点表示Na₂CO₃恰好与盐酸反应，溶液中含有CaCl₂和NaCl两种溶质；
③根据题意可知碳酸钠先与盐酸反应，再与氯化钙反应，
设与盐酸恰好反应生成氯化钠为x，生成二氧化碳为y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
106          117      44
53g×10%     x         y
$\frac{106}{53g×10%}$=$\frac{117}{x}$=$\frac{44}{y}$
x=5.85g，y=2.2g
设与氯化钙恰好反应生成氯化钠为z，生成碳酸钙为w
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl．
106          100     117
53g×10%     w         z
$\frac{106}{53g×10%}$=$\frac{100}{w}$=$\frac{117}{z}$
则z=5.85g，w=5g
恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数为$\frac{5.85g+5.85g}{100g+106g-2.2g-5g}$×100%=5.9%
故答案为：【猜想与假设】
CaCl₂和HCl
【讨论与交流】
CaCO₃难溶于水
【实验与结论】
（1）错误    溶液中的溶质是CaCl₂和HCl时，滴加酚酞溶液也不变色．
（2）C；
（3）镁； 固体溶解，溶液变成棕黄色； 碱；
【反思与评价】E错误，因为若只有CaCl₂时，加硝酸银溶液也会产生白色沉淀．
【拓展与应用】蒸发
（4）①Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
②NaCl和CaCl₂（或氯化钠和氯化钙）；
③5.9%．

点评 本题主要考查物质的检验方法，同学们要学会通过现象判断物质是否存在，但也要排除同类离子的干扰．