Question

堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的固體混合物，是實驗室常用的干燥劑．某研究性
學習小組對在空氣中長期露置已變質的堿石灰樣品進行如下探究．
Ⅰ．定性探究
[提出問題]堿石灰樣品中可能含有哪些物質？
[猜  想]猜想一：可能含有Na₂C0₃，作出此猜想的依據是______（用化學方程式表示）．
猜想二：可能含有Ca（OH）₂，作出此猜想的依據是______（用簡潔的文字表述）．
[設計實驗]

實驗步驟	實驗現象	解釋或結論
①取適量樣品置于試管中，加足量的水溶解，觀察并用手觸摸試管外壁	形成濁液 試管外壁發熱	則樣品中CaO 和______ 至少有一種
②將①的濁液過濾，向所得的濾液中逐滴加入氯化鈣溶液至過量	產生白色沉淀	樣品中含有的物質是______
③將②的濁液過濾，向所得的濾液中滴加幾滴酚酞溶液	溶液______	由步驟①可知：最后濾液一定顯堿性， 因此無法檢驗樣品中的Ca（OH）2

[提示]Na₂C0₃和 Ca（OH）₂溶于水均無明顯熱量變化．
[交流與討論]
（1）小鵬同學提出：“步驟①中形成濁液，說明樣品中含有碳酸鈣”，你認為他的觀點______（填“正確”或“不正確”）．
（2）小虎同學認為本實驗設計中，堿石灰樣品中是否有CaC0₃是無法證明的．于是他和小蘭，小娟認真探究，設計出了判斷是否有CaC0₃的實驗方案：他（她）們取幾大塊已變質的堿石灰樣品，從表面刮取一定量的固體，進行______（操作方法），再將產生的氣體通入澄清的石灰水，變渾濁，證明樣品中有碳酸鈣（提示：碳酸鈉高溫不分解）．
Ⅱ．定量探究
[提出問題]樣品中碳酸鈉的質量分數的最大值是多少呢？小娟同學設計了以下方案：

則樣品中Na₂C0₃的質量分數的最大值是多少？（寫出計算過程）
[交流與反思]
小蘭同學認為小娟同學得到的計算結果不準確．因為稀鹽酸有揮發性，可能導致測得的碳酸鈉的質量分數偏大．由于揮發量不大，可以忽略不計．

Answer 1

【答案】分析：猜想一：氫氧化鈉會和二氧化碳反應產生碳酸鈉和水；
猜想二：氧化鈣可以吸收水生成氫氧化鈣；
[設計實驗]①根據氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水易形成濁液回答；
②氯化鈣能夠和碳酸鈉反應產生碳酸鈣白色沉淀；
③因為一定含有碳酸鈉，而碳酸鈉和氫氧化鈣溶液均顯堿性，滴加無色的酚酞試液都會變成紅色，無法確定氫氧化鈣的存在；
[交流與討論]（1）根據氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水易形成濁液分析；
（2）根據信息提示：碳酸鈉高溫不分解，可以采用高溫煅燒石灰石的方法證明碳酸鈣的存在；
Ⅱ．定量探究  根據反應前后的質量差計算二氧化碳的質量，再根據化學方程式計算碳酸鈉的質量，利用得出碳酸鈉的質量分數．
解答：解：猜想一：氫氧化鈉會和二氧化碳反應產生碳酸鈉和水，反應的方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
猜想二：因為氧化鈣可以吸收水生成氫氧化鈣，故可能含有氫氧化鈣；
[設計實驗]①因為氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水都易形成濁液，故樣品中至少含有Ca（OH）₂、CaCO₃中的一種；
②氫氧化鈉、氧化鈣及其變質產物中只有碳酸鈉能夠和氯化鈣反應產生碳酸鈣白色沉淀，因此樣品中含有的物質是碳酸鈉；
③碳酸鈉和氫氧化鈉溶液均顯堿性；
[交流與討論]（1）因為氫氧化鈣微溶于水、碳酸鈣難溶于水都易形成濁液，故樣品中可能含有碳酸鈣，也可能是氫氧化鈣，也可能是氫氧化鈣和碳酸鈣的混合，所以錯誤；
（2）根據信息提示：碳酸鈉高溫不分解，可以采用高溫煅燒石灰石的方法證明碳酸鈣的存在；
Ⅱ．定量探究  根據反應前后的質量差計算二氧化碳的質量，再根據化學方程式計算碳酸鈉的質量，利用得出碳酸鈉的質量分數．
由反應前混合物的總質量-反應后混合物的質量=200g+200g-397.8g=2.2g可知是產生二氧化碳的質量
假設二氧化碳全部是碳酸鈉與鹽酸反應產生的，則需要碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      2.2g
=        x=5.3g
碳酸鈉的質量分數=×100%=10%
答：樣品中Na₂C0₃的質量分數的最大值是10%．
故答案為：猜想一：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
猜想二：氧化鈣吸收水生成氫氧化鈣；
[設計實驗]①Ca（OH）₂、CaCO₃；②Na₂CO₃ ；③變成紅色；
[交流與討論]（1）不正確；（2）高溫煅燒；
Ⅱ．定量探究 
由反應前混合物的總質量-反應后混合物的質量=200g+200g-397.8g=2.2g可知是產生二氧化碳的質量
假設二氧化碳全部是碳酸鈉與鹽酸反應產生的，則需要碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      2.2g
=        x=5.3g
碳酸鈉的質量分數=×100%=10%
答：樣品中Na₂C0₃的質量分數的最大值是10%．
點評：本題考查了一個氫氧化鈉和氧化鈣的變質的綜合性問題，關鍵要明確變質后的產物碳酸鈉和氫氧化鈉的干擾，氫氧化鈣和碳酸鈣溶解性的干擾并進行計算．