Question

某校实验室的废液缸中收集了同学们在实验室用石灰石与稀盐酸制取CO₂后残留的废液（假设石灰石中的其它杂质不与盐酸反应也不溶于水）．小红、小刚和小明想探究废液中溶质的成分，请你一同参与探究并回答下列问题．
Ⅰ．定性探究
【提出问题】废液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】小红认为废液中溶质只有CaCl₂；小刚认为废液中溶质是CaCl₂和CaCO₃；
小明认为废液中溶质是

 

（填化学式）．
【查阅资料】CaCl₂溶液呈中性．
【实验与结论】小红认为小刚的猜想是错误的，理由是：

 

．她从废液缸中取少许上层清液（下称“废液”），滴入1-2滴无色酚酞试液，酚酞试液不变色，于是小红认为她的猜想正确，你认为她的观点

 

（填“正确”或“不正确”）．
小明也取少许废液，向其中加入少量的氧化铜粉末，充分反应，看到的现象是

 

，化学反应方程式是

 

，结论：小明的猜想是正确的．
【交流与讨论】（1）小明又取少许废液，向其中逐滴滴加碳酸钠溶液，并不断振荡，反应现象是

 

A．只看到有大量气泡冒出                 B．只有白色沉淀析出
C．开始出现白色沉淀，后冒气泡           D．开始冒气泡，后出现白色沉淀
（2）若记录滴入Na₂CO₃溶液质量（x）与有关量的变化关系 （y）如图1所示．图中纵坐标（y）表示

 

（填“生成气体的质量”或“生成沉淀的质量”）．
OA段发生反应的化学方程式是：

 

；
AB段发生反应的化学方程式是：

 

；
部分物质的溶解性表

离子	OH-	CO32-	Cl-
Na+	易溶	易溶	易溶
Ca2+	微溶	不溶	易溶

（3）小刚也取少许废液，向其中滴加过量的NaOH溶液，发现有少量白色的沉淀产生，他认为所用NaOH溶液可能变质，该白色沉淀是CaCO₃；根据上述物质的溶解性表，你认为该白色沉淀还可能是

 

．
Ⅱ．定量探究
为了分析废液里HCl和CaCl₂的质量分数，设计了如图2的实验方案：
【实验数据】实验共记录了两组数据：
第①组，气体吸收完全后，NaOH溶液质量增加0.44g （不考虑挥发出来的氯化氢和水蒸气对实验的影响）；第②组，沉淀完全后，经过滤、洗涤、烘干后得到固体的质量为20g．
根据实验设计及有关数据进行分析与计算：
（1）废液中HCl的质量分数为

 

．（只写结果）
（2）废液中CaCl₂的质量分数为多少？（写出计算过程，本小题3分）
【交流与反思】若要想使废液只有CaCl₂溶液，应向废液中加入过量的

 

，反应完成后过滤即可．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,二氧化碳的实验室制法,有关溶质质量分数的简单计算,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【作出猜想】盐酸可能会剩余．
【实验与结论】考虑碳酸钙的性质；根据酸和碱遇到指示剂的颜色变化即可．
根据结论：小明的猜想是正确的．推测稀盐酸与氧化铜的反应现象和化学方程式；
【交流与讨论】
（1）考虑稀盐酸与碳酸钠溶液，并不断振荡，反应现象；
（2）根据记录滴入Na₂CO₃溶液质量（x）与有关量的变化关系 （y）如图1所示．推测图中纵坐标（y）表示的意义．如图1所示，考虑OA段考虑稀盐酸与碳酸钠发生反应；AB段考虑氯化钙与碳酸钠发生反应；
（3）根据部分物质的溶解性表，考虑氢氧化钙微溶．
【实验数据】
（1）由题意可以知道生成二氧化碳的质量为4.4g，据此结合碳酸钠和盐酸反应的化学方程式求算出氯化氢的质量，然后求出其质量分数即可；
（2）根据图中数据可以知道生成沉淀的质量为20g，据此结合碳酸钠和氯化钙反应的化学方程式求算出氯化钙的质量，然后求出其质量分数即可．
【交流与反思】
根据除杂的条件和题目信息（最后过滤）即可．

解答：解：
【作出猜想】实验室用石灰石和稀盐酸制取CO₂，反应后，盐酸可能有剩余，故答案为：HCl．
【实验与结论】小红认为小刚的猜想是错误的，理由是：CaCO₃不溶于水．根据酸和碱遇到指示剂的颜色变化：CaCl₂是中性，HCl是酸性，中性物质和酸性物质都不能使酚酞颜色发生变化，故答案为：不能，酚酞遇酸也不变色（其它答案合理均可）．
小明也取少许废液，向其中加入少量的氧化铜粉末，则稀盐酸与氧化铜充分反应，看到的现象是溶液变成蓝色，化学反应方程式是 CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O，结论：小明认为废液中溶质是 CaCl₂、HCl，其猜想正确．
【交流与讨论】（1）因为“小明认为废液中溶质是 CaCl₂、HCl”，则小明又取少许废液，向其中逐滴滴加碳酸钠溶液，并不断振荡，反应现象是：开始冒气泡，后出现白色沉淀．故选：D．
（2）若记录滴入Na₂CO₃溶液质量（x）与有关量的变化关系 （y）如图1所示．图中纵坐标（y）表示 生成沉淀的质量．OA段考虑稀盐酸与碳酸钠发生反应，则其发生反应的化学方程式是：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
AB段考虑氯化钙与碳酸钠发生反应，则其发生反应的化学方程式是：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl；
（3）根据部分物质的溶解性表，考虑氢氧化钙微溶．则该白色沉淀还可能是 Ca（OH）₂．
【实验数据】
（1）氢氧化钠溶液增加的质量即为碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳的质量，即为4.4g，
设混合溶液中含有氯化氢的质量为x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73              44
        x             4.4g
则

73

x

=

44

4.4g

，解得x=7.3g
故混合溶液中HCl的质量分数为：

7.3g

100g

×100%=7.3%；
（2）设混合溶液中CaCl₂的质量为y．
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
111           100     
y             20g     
则

111

y

=

100

20g

，解得y=22.2g
故混合溶液中CaCl₂的质量分数为：

22.2g

100g

×100%=22.2%；
答：混合溶液中CaCl₂的质量分数为22.2%．
【交流与反思】根据除杂的条件可知，碳酸钙和氯化钙不会反应，碳酸钙和盐酸生成氯化钙和水和二氧化碳气体，因此加入碳酸钙可以除去盐酸，故答案为：碳酸钙．
故答案为：
Ⅰ．定性探究【作出猜想】CaCl₂、HCl；【实验与结论】CaCO₃不溶于水；不正确
溶液变成蓝色；  CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O；
【交流与讨论】
（1）D； （2）生成沉淀的质量；    Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl；（3）Ca（OH）₂
Ⅱ．定量探究【实验数据】（1）0.73%； （2）22.2%
【交流与反思】CaCO₃（或石灰石）

点评：这个题涉及知识要点较多，掌握发生装置和收集装置的选择条件以及常见气体的实验室制法，掌握除杂的要求和指示剂的颜色变化规律．