Question

20．兴趣小组的同学们在帮助老师整理实验室时，发现一瓶氢氧化钾（化学式KOH）固体，大家决定用实验的方法对这瓶粉末样品展开探究，请你参与．
[活动一]探究氢氧化钾样品的组成
资料摘要：①氢氧化钾的化学性质与氢氧化钠（化学式：NaOH）相似；
②碳酸钾的水溶液呈碱性，氯化钙、氯化钾的水溶液呈中性；
③碳酸钾与氯化钙反应的化学方程式为：K₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2KCl．
（1）小刚同学取少量样品于试管中，滴加稀盐酸，发现有气泡产生，由此可以确定这样氢氧化钾样品，已经变质，请写出氢氧化钾变质过程的化学反应方程式：2KOH+CO₂═K₂CO₃+H₂O．
（2）为了进一步确定样品中是否存在氢氧化钾，兴趣小组的同学进行了如下实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量样品，加水．	样品全部溶解
Ⅱ．取溶液于试管中，滴入足量的CaCl2溶液，过滤．	产生白色沉淀	溶液中含有K2CO3．
Ⅲ．取Ⅱ所得的滤液于另一试管中，滴加无色酚酞试液．	酚酞试液变红色	溶液中含有KOH．

请简述步骤Ⅱ滴加的氯化钙溶液已足量的方法：静置，取上层清液，再滴加CaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则CaCl₂溶液已足量（写出实验步骤、现象和结论）．
[活动二]测定样品中碳酸钾的质量分数
取10g样品与足量的稀硫酸反应，通过测定反应产生的二氧化碳气体的质量，可计算碳酸钾的质量分数（装置气密性已检验，夹持装置已省略）．

（资料：浓硫酸具有很强的吸水性；碱石灰常用于吸收水蒸气和二氧化碳）
（3）打开弹簧夹，先对装置A和B通入N₂一会儿，以排尽装置A和B中含有的二氧化碳，再接上装置C和D．
（4）关闭弹簧夹，加入足量的稀硫酸，装置A中样品产生气体的化学反应方程式为K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（5）实验结束后，还要再通一会儿N₂．若没有再通一会儿N₂，则测得样品中碳酸钾的质量分数将偏低（选填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
（6）经测定装置C增重0.88g，则10g样品中碳酸钾的质量分数为27.6%．

Answer 1

分析 （1）氢氧化钾能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钾和水；
（2）碳酸钾和氯化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钾；
氢氧化钾溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
（3）装置中的空气中含有二氧化碳；
（4）碳酸钾和稀硫酸反应生成硫酸钾、水和二氧化碳；
（5）实验结束后，还要再通一会儿氮气，目的是使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收；
（6）装置C增重的质量即为反应生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量可以计算碳酸钾的质量，进一步可以计算样品中碳酸钾的质量分数．

解答 解：（1）氢氧化钾变质过程的化学反应方程式为：2KOH+CO₂═K₂CO₃+H₂O．
故填：2KOH+CO₂═K₂CO₃+H₂O．
（2）实验如下表所示：

实验步骤	实验现象	实验结论
Ⅰ．取少量样品，加水．	样品全部溶解
Ⅱ．取溶液于试管中，滴入足量的CaCl2溶液，过滤．	产生白色沉淀	溶液中含有K2CO3．
Ⅲ．取Ⅱ所得的滤液于另一试管中，滴加无色酚酞试液．	酚酞试液变红色	溶液中含有KOH．

步骤Ⅱ滴加的氯化钙溶液已足量的方法是：静置，取上层清液，再滴加CaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则CaCl₂溶液已足量．
故填：无色酚酞试液；酚酞试液变红色；取上层清液，再滴加CaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则CaCl₂溶液已足量．
（3）打开弹簧夹，先对装置A和B通入N₂一会儿，以排尽装置A和B中含有的二氧化碳，再接上装置C和D．
故填：二氧化碳．
（4）关闭弹簧夹，加入足量的稀硫酸，装置A中样品产生气体的化学反应方程式为：K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
故填：K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（5）若没有再通一会儿N₂，则会导致生成的二氧化碳不能被完全吸收，从而导致测得样品中碳酸钾的质量分数将偏低．
故填：偏低．
（6）设碳酸钾的质量为x，
经测定装置C增重0.88g，说明生成了0.88g二氧化碳，
K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
 138                  44
  x                  0.88g
$\frac{138}{x}$=$\frac{44}{0.88g}$，
x=2.76g，
则10g样品中碳酸钾的质量分数为：$\frac{2.76g}{10g}$×100%=27.6%．
故填：27.6%．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．