Question

4．某校化学兴趣小组的小伙伴们欲用生石灰制取氢氧化钠固体．他们将生石灰放入烧杯中，然后倒入碳酸钠溶液充分反应，经过滤、洗涤、干燥得到固体A和溶液B．
（1）上述过程中发生的化学反应有（用化学方程式表示）：①CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
②Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
【查阅资料】NaOH、Ca（OH）₂的溶解度

温度（℃）	0	20	40	60	80	100
NaOH溶解度（g）	42	109	129	174	314	347
Ca（OH）2溶解度（g）	0.18	0.16	0.14	0.12	0.09	0.07

【猜想与假设Ⅰ】固体A的成分是什么呢？
小王的猜想：CaCO₃；小雨的猜想：CaCO₃和Ca（OH）₂
（2）小雨同学认为固体A中含有Ca（OH）₂的理由是Ca（OH）₂微溶于水，其中没溶于水的Ca（OH）₂留在了固体A中．
【实验与探究】小王和小雨为了验证各自的猜想，分别进行了实验：

	实验内容	实验现象
小王	取少量固体于试管中，加入稀盐酸	产生大量气泡
小雨	取少量固体于试管中，加水充分振荡，过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液	溶液由无色变为红色

【反思与评价】小伙伴们一致认为，上述实验可以证实小雨（填“小王”或“小雨”）同学的猜想正确．
【猜想与假设Ⅱ】溶液B中的溶质是什么呢？
小马的猜想：NaOH和Na₂CO₃；小东的猜想：NaOH和Ca（OH）₂；小龙的猜想：NaOH
【表达与交流】
①结合对固体A成分的探究实验，小伙伴们认为小东同学猜想正确．
②小伙伴们为了获得氢氧化钠固体，他们将溶液B加热浓缩，可是加热不久溶液出现浑浊，只能停止加热．请解释加热时溶液出现浑浊的原因温度升高，Ca（OH）₂的溶解度变小而析出．
③小伙伴们立即改变方案，先向B溶液中加入碳酸钠溶液后过滤，再将滤液加热浓缩至饱和，经降温结晶、过滤、洗涤、烘干等操作后，即获得了纯净的氢氧化钠固体．
【拓展与延伸】
①久置的氢氧化钠固体易发生变质，其原因是（用化学方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
②实验室有一瓶氢氧化钠暴露在空气中，同学们对其成分进行了研究，称取样品6g，与足量稀盐酸反应后测得生成二氧化碳2.2g，计算该氢氧化钠中碳酸钠的质量分数．
②上述数据不能测定部分变质的氢氧化钠样品中氢氧化钠的质量分数，理由是部分变质的NaOH样品中除了NaOH和Na₂CO₃外，还有H₂O存在．

Answer 1

分析 （1）根据氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钠溶液反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀进行解答；
（2）根据氢氧化钙微溶于水，如果氢氧化钙过量时，可能有部分氢氧化钙和碳酸钙一起析出进行解答；
【实验与探究】根据碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳以及氢氧化钙溶于水溶液呈碱性进行解答；
【反思与评价】根据实验现象进行解答；
【表达与交流】②根据温度升高，Ca（OH）₂的溶解度变小而析出进行解答；
③根据氢氧化钠的溶解度受温度的影响变化较大进行解答；
【拓展与延伸】①根据氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水进行解答；
②根据二氧化碳的质量求出碳酸钠的质量进而求出氢氧化钠中碳酸钠的质量分数即可；
③根据部分变质的NaOH样品中除了NaOH和Na₂CO₃外，还有H₂O存在进行解答．

解答 解：（1）氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钠溶液反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，化学方程式分别为：CaO+H₂O=Ca（OH）₂、Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）乙同学猜想可能含有的Ca（OH）₂理由是：Ca（OH）₂微溶于水，其中没溶于水的Ca（OH）₂留在了固体A中；
【实验与探究】碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化钙溶于水溶液呈碱性，能使酚酞试液变红色；

	实验内容	实验现象
小王	取少量固体于试管中，加入稀盐酸	产生大量气泡
小雨	取少量固体于试管中，加水充分振荡，过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液	溶液由无色变为红色

【反思与评价】碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化钙溶于水溶液呈碱性，能使酚酞试液变红色，所以从而证明固体A的成分是CaCO₃和Ca（OH）₂，所以小雨的猜想正确；
【表达与交流】：②加热时溶液出现浑浊，是因为B溶液为Ca（OH）₂的饱和溶液，Ca（OH）₂的溶解度随温度的升高而降低，加热时会析出Ca（OH）₂；
③可以向B溶液中加入适量的碳酸钠溶液，除去其中的氢氧化钙，过滤，将滤液加热浓缩至饱和，降温结晶、过滤、洗涤、烘干得纯净的氢氧化钠固体．
【拓展与延伸】①氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
②设碳酸钠的质量为x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                      2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
该氢氧化钠中碳酸钠的质量分数为：$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%
答：该氢氧化钠中碳酸钠的质量分数为88.3%；
③部分变质的NaOH样品中除了NaOH和Na₂CO₃外，还有H₂O存在，所以用上述数据不能测定部分变质的氢氧化钠样品中氢氧化钠的质量分数．
故答案为：（1）Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）Ca（OH）₂微溶于水，其中没溶于水的Ca（OH）₂留在了固体A中；
【实验与探究】大量气泡，无色酚酞；

	实验内容	实验现象
小王	取少量固体于试管中，加入稀盐酸	产生大量气泡
小雨	取少量固体于试管中，加水充分振荡，过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液	溶液由无色变为红色

【反思与评价】小雨；
【表达与交流】温度升高，Ca（OH）₂的溶解度变小而析出；降温结晶；
【拓展与延伸】①2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
②88.3%；
③部分变质的NaOH样品中除了NaOH和Na₂CO₃外，还有H₂O存在．

点评 化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，有助于提高观察实验、进行实验的能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握设计实验、观察实验现象的方法．