Question

12．将一定量的生石灰加入一只洁净的烧杯中，加入碳酸钠溶液，充分反应后冷却到室温，通过过滤、洗涤、干燥得到固体A和溶液B，请回答以下问题．
【查阅资料】NaOH、Ca（OH）₂的溶解度

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

（1）固体A中的成分是什么？
【猜想与假设】
甲同学认为是：CaCO₃　　乙同学认为是：CaCO₃，Ca（OH）₂
乙同学猜想可能含有Ca（OH）₂的理由是CaO+H₂O═Ca（OH）₂（用化学方程式表示）．
【实验与探究】为了验证各自的猜想，甲、乙同学分别进行了如表实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
甲同学：用一支洁净的试管取少量固体A，再加入过量稀盐酸．	有气泡产生	猜想 正确
乙同学：用一支洁净的试管取少量固体A，加水，充分振荡，向上层清液中滴加酚酞试液．	上层清液由无色变为红色	猜想 正确

【反思与评价】同学讨论后认为，甲同学的实验不能（填“能”或“不能”）证明固体A的成分，理由是加入过量稀盐酸时产生气泡，能够证明含有碳酸钙，但是不能证明不含有氢氧化钙；
结合甲、乙两位同学的实验证明了乙同学的猜想是正确的，因此确定了固体A的成分．
（2）溶液B中溶质的成分是什么？
【猜想与假设】丙同学：NaOH、Na₂CO₃，丁同学：NaOH、Ca（OH）₂，戊同学：NaOH
【表达与交流】
①结合对固体成分的探究，同学们经过讨论确定了丁同学猜想正确，理由是一定含有碳酸钠和氢氧化钙反应生成的氢氧化钠，固体中含有氢氧化钙，说明溶液中一定含有氢氧化钙，不含有碳酸钠；
②同学们欲将溶液B加热浓缩，加热不久，溶液出现浑浊，只好停止加热，请解释加热时溶液出现浑浊的原因是加热时氢氧化钙的溶解度减小，有氢氧化钙析出；
③同学们立即变换方案，向B溶液中加入适量的碳酸钠溶液，过滤，将滤液加热浓缩至饱和，降温、过滤、洗涤、烘干得到比较纯净的氢氧化钠固体．
（3）欲测定实验室一瓶久置变质的NaOH溶液中Na₂CO₃的质量分数．取21.2g待测溶液，向其中逐滴加入CaCl₂溶液，产生沉淀的物质的量与所加CaCl₂物质的量的关系如图所示．（CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓）
求待测溶液中Na₂CO₃的质量分数5%（根据化学方程式列式计算）．

Answer 1

分析 （1）氧化钙能和水反应生成氢氧化钙；
碳酸钙能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化钙能和稀盐酸反应生成氯化钙和水；
氢氧化钙溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
（2）碳酸钠能和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，因此碳酸钠和氢氧化钙不能共存；
氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而减小；
氢氧化钠的溶解度随着温度的升高而增大，并且受温度变化影响大；
（3）根据提供的信息和数据可以计算待测溶液中Na₂CO₃的质量分数．

解答 解：（1）乙同学猜想可能含有Ca（OH）₂的理由是氧化钙和水反应生成了氢氧化钙，反应的化学方程式为：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；
甲、乙同学分别进行了如表实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
甲同学：用一支洁净的试管取少量固体A，再加入过量稀盐酸．	有气泡产生	猜想 正确
乙同学：用一支洁净的试管取少量固体A，加水，充分振荡，向上层清液中滴加酚酞试液．	上层清液由无色变为红色	猜想 正确

甲同学的实验不能证明固体A的成分，理由是加入过量稀盐酸时产生气泡，能够证明含有碳酸钙，但是不能证明不含有氢氧化钙；
（2）①经过讨论确定了丁同学猜想正确，理由是一定含有碳酸钠和氢氧化钙反应生成的氢氧化钠，固体中含有氢氧化钙，说明溶液中一定含有氢氧化钙，不含有碳酸钠；
②加热时溶液出现浑浊的原因是加热时氢氧化钙的溶解度减小，有氢氧化钙析出；
③同学们立即变换方案，向B溶液中加入适量的碳酸钠溶液，过滤，将滤液加热浓缩至饱和，降温、过滤、洗涤、烘干得到比较纯净的氢氧化钠固体；
（3）设碳酸钠的质量为x，
由图中信息可知，反应生成了0.01mol的碳酸钙沉淀，
CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓，
       106         100
        x    100g/mol×0.01mol
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{100g/mol×0.01mol}$，
x=1.06g，
待测溶液中Na₂CO₃的质量分数为：$\frac{1.06g}{21.2g}$×100%=5%．
故填：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；酚酞试液；不能；加入过量稀盐酸时产生气泡，能够证明含有碳酸钙，但是不能证明不含有氢氧化钙；一定含有碳酸钠和氢氧化钙反应生成的氢氧化钠，固体中含有氢氧化钙，说明溶液中一定含有氢氧化钙，不含有碳酸钠；加热时氢氧化钙的溶解度减小，有氢氧化钙析出；碳酸钠溶液；降温；5%．

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．