Question

16．在学习盐的化学性质时，老师将一定量的碳酸钠溶液与氯化钙溶液混合，过滤反应后的混合物，老师要求同学们探究滤液中溶质的组成．回答有关问题：
【查阅资料】碳酸钠溶液显碱性，氯化钠、氯化钙溶液均显中性．
【提出猜想】猜想1：滤液中溶质是NaCl； 猜想2：滤液中溶质是NaCl和CaCl₂（填化学式）的混合物；猜想3：滤液中溶质是NaCl和Na₂CO₃的混合物．
【实验探究】（1）取少量滤液于试管中，滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡，无明显现象．同学们认为猜想3不成立．
（2）另取少量滤液于另一支试管中，滴加碳酸钠溶液，若有白色沉淀产生（填实验现象）证明猜想2成立．
【问题讨论】（1）甲同学认为要证明猜想2成立也可以改用硫酸钠溶液．你认为甲同学能（填“能”或“不能”）达到实验目的．
（2）乙同学认为要证明猜想2成立也可以改用硝酸银溶液．你认为乙同学不能（填“能”或“不能”）达到实验目的．理由是因为猜想1和猜想3都会生成白色沉淀．
【探索拓展】现有一份由碳酸钠和氯化钠组成的混合物．某兴趣小组的同学为确定其组成，他们取了5g该混合物的样品，在烧杯中配制成60g溶液，再向其中逐滴加入10%的氯化钙溶液，测得加入氯化钙溶液的质量与产生沉淀的质量关系如图所示．
计算：
（1）样品中碳酸钠的质量分数．（精确到0.1%）
（2）a点所示溶液中溶质的质量分数．（精确到0.1%）

Answer 1

分析 【提出猜想】根据碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，在反应过程中，如果二者恰好完全反应，则滤液中的溶质只有NaCl；若Na₂CO₃有剩余，则溶液中的溶质除了NaCl还有Na₂CO₃；若CaCl₂有剩余，则溶液中的溶质除了NaCl还有CaCl₂进行分析；
【实验探究】
（1）根据【查阅资料】可知：碳酸钠溶液显碱性，氯化钠、氯化钙溶液显中性，酚酞是一种酸碱指示剂，遇碱变红，遇酸不变色；由于“取少量滤液于试管中，滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡，无明显现象”说明滤液里面没有碱性的物质进行分析；
（2）根据结论是猜想2成立，也就是证明滤液中溶质有：NaCl还有CaCl₂，加入Na₂CO₃溶液后，碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，可观察到有白色的碳酸钙沉淀生成进行分析；
【问题讨论】（1）根据证明滤液中溶质有：NaCl还有CaCl₂，加入Na₂SO₄溶液后，硫酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成硫酸钙和氯化钠，可观察到有白色沉淀（CaSO₄）生成进行分析；
（2）根据证明滤液中溶质有：NaCl还有CaCl₂，加入AgNO₃溶液后，NaCl和CaCl₂都能和AgNO₃反应生成沉淀进行分析．
【探索拓展】
（1）欲求该纯碱样品中碳酸钠的质量分数，须先根据化学方程式求出样品中碳酸钠的质量，再利用质量分数公式计算即可；
（2）先根据化学方程式求出生成的氯化钠的质量，用5g减去碳酸钠的质量，计算出原来的氯化钠的质量．把生成的氯化钠的质量加上原来的氯化钠的质量，就是反应后溶质的质量，再根据溶质质量分数的计算公式进行计算即可

解答 解：【提出猜想】碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，在反应过程中，如果二者恰好完全反应，则滤液中的溶质只有NaCl；若Na₂CO₃有剩余，则溶液中的溶质除了NaCl还有Na₂CO₃；若CaCl₂有剩余，则溶液中的溶质除了NaCl还有CaCl₂；
【实验探究】
（1）由【查阅资料】可知：碳酸钠溶液显碱性，氯化钠、氯化钙溶液显中性，酚酞是一种酸碱指示剂，遇碱变红，遇酸不变色，由于“取少量滤液于试管中，滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡，无明显现象”说明滤液里面没有碱性的物质，由题意可知：溶液中没有显碱性的碳酸钠；同学们认为猜想3不成立；
（2）由于结论是猜想2成立，也就是证明滤液中溶质有：NaCl还有CaCl₂，加入Na₂CO₃溶液后，碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；可观察到有白色沉淀生成；
【问题讨论】（1）证明滤液中溶质有：NaCl还有CaCl₂，加入Na₂SO₄溶液后，硫酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成硫酸钙和氯化；由于硫酸钙微溶，可观察到有白色沉淀（CaSO₄）生成；所以甲同学能达到实验目的；
（2）证明滤液中溶质有：NaCl还有CaCl₂，加入AgNO₃溶液后，NaCl和CaCl₂都能和AgNO₃反应生成沉淀．NaCl和AgNO₃反应生成氯化银和硝酸钠，化学方程式为：NaCl+AgNO₃═AgCl↓+NaNO₃；CaCl₂和AgNO₃反应生成氯化银和硝酸钙，化学方程式为：CaCl₂+2AgNO₃═2AgCl↓+Ca（NO₃）₂；无法证明溶液中含有CaCl₂；所以乙同学不能达到实验目的，理由是：氯化钠和硝酸银反应也能够生成白色沉淀．
【探索拓展】解：设该纯碱样品中碳酸钠的质量为x，生成氯化钠的质量为y，生成沉淀的质量为z，
参加反应的氯化钙的质量为：44.4g×10%=4.44g，则
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106    111    100     117
x      4.44g   z       y
$\frac{106}{x}=\frac{111}{4.44g}=\frac{100}{z}=\frac{117}{y}$
x=4.24g，z=4g，y=4.68g；
该纯碱样品中碳酸钠的质量分数为：$\frac{4.24g}{5g}$×100%=84.8%；
反应后不饱和溶液中溶质的质量为：5g-4.24g+4.68g=5.44g，反应后总溶液质量为：60g+44.4g-4g=100.4g，恰好完全反应时，
所得不饱和溶液中溶质的质量分数为：$\frac{5.44g}{100.4g}$×100%=5.4%．
故答案为：[提出猜想]CaCl₂
[实验探究]（1）3   （2）白色沉淀产生
[问题讨论]（1）能  （2）不能  因为猜想1和猜想3都会生成白色沉淀
[探索扩展]（1）84.8%    （2）5.4%

点评 本题考查的重点是根据实验现象判断物质的存在情况，由此可知认真观察实验现象的重要性，要养成良好的观察习惯．