Question

在古代，人們常用貝殼（主要成分是碳酸鈣，雜質不參加反應且不溶于水）和純堿為原料制取燒堿，某小組同學按圖所示流程進行實驗，請你參與討論并回答相關問題．

Ⅰ．定性研究
（1）生成固體B的化學反應方程式______________________________________________；
（2）操作Ⅰ指的是______________，其中要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、       ；
（3）溶液蒸發結晶得到固體C的過程中，常用玻璃棒攪拌，其目的是__________________。
【猜想與假設】小組同學根據實驗流程對所得的固體C的組成提出了質疑：甲同學認為：可能是NaOH、Na₂CO₃；乙同學認為： 可能是               ； 丙同學認為：可能是NaOH
【交流與評價】請你把乙同學的可能猜想結果寫在橫線上；
【活動與探究】甲同學取原溶液向其中傾倒一定量的稀鹽酸觀察到有大量氣泡產生，于是得出該溶液中的溶質是NaOH、Na₂CO₃的結論，證實了自己的猜想。
乙同學取原溶液向其中加入Na₂CO₃溶液無現象，據此否定了自己的猜想；他又重新取原溶液，向其中加入____________觀察到與甲同學不同的現象，得出了和甲同學相同的結論。
丙同學為了驗證上述結論也取原溶液向其中滴加了少量稀鹽酸，卻發現無氣泡產生。
【解釋與結論】大家經過分析找出了丙同學所用試劑與甲同學相同，卻沒有看到氣泡的原因。你認為可能的原因是                  　　　　                           。經過上述三位同學的共同努力，大家終于對溶液中溶質的成分得出了正確結論。
Ⅱ．定量探究
【提出問題】固體產品C氫氧化鈉的質量分數是多少呢?
【設計實驗】小組同學設計了兩套不同的方案進行實驗并測得數據如下：

請你利用方案①所得數據計算固體產品C中氫氧化鈉的質量分數（請列出計算過程）
【實驗反思】
另一組同學根據方案②所得數據計算出的氫氧化鈉質量分數與方案①相比明顯偏小，請你分析其中的可能原因：_________________________________。

Answer 1

Ⅰ．定性研究：
（1）Na₂CO₃＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓＋2NaOH；
（2）過濾，漏斗；
（3）使受熱均勻，防止液滴飛濺；
【猜想與假設】NaOH和Ca(OH)₂；
【活動與探究】適量CaCl₂溶液或BaCl₂溶液；
【解釋與結論】少量稀鹽酸先和NaOH反應無氣泡。
Ⅱ．定量探究：
①94.7%
【實驗反思】所得濾渣沒有進行洗滌、干燥，使濾渣質量偏大，所求NaOH含量偏小

試題分析：Ⅰ．定性研究：
（1）根據圖示，碳酸鈣高溫煅燒，分解生成氧化鈣（固體A）和二氧化碳， 其中氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣再與碳酸鈉溶液反應，生成碳酸鈣沉淀（固體B）和氫氧化鈉，故反應的化學方程式為Na₂CO₃＋Ca(OH)₂＝CaCO₃↓＋2NaOH。
（2）由于操作Ⅰ是將固體B和溶液分離的措施，故為過濾，過濾要用到的玻璃儀器除了有燒杯、玻璃棒外，還需要漏斗（作為過濾器使用）。
（3）溶液蒸發結晶得到固體C的過程中，常用玻璃棒攪拌，目的是防止液體受熱不均勻，液滴飛濺。
【猜想與假設】根據（1）的分析可知，氫氧化鈣與碳酸鈉溶液反應，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，故固體C中一定含有反應生成的NaOH；而由于不能確定氫氧化鈣與碳酸鈉溶液是否恰好完全反應，故可能有三種情況：恰好完全反應只生成氫氧化鈉（丙），碳酸鈉有剩余（甲），氫氧化鈣有剩余（乙），即可能是 NaOH和Ca(OH)₂。
【活動與探究】根據題意，甲同學的猜想是正確的，即該溶液中的溶質是NaOH和Na₂CO₃，而根據上面的分析可知，溶液中是一定含有NaOH的，故乙同學只需驗證溶液中是否含有Na₂CO₃即可，所以可取原溶液，向其中加入適量CaCl₂溶液或BaCl₂溶液，若可觀察到有沉淀生成，則可得出和甲同學相同的結論。
【解釋與結論】根據上面的分析可知，溶液中是一定含有NaOH，故若加入的稀鹽酸的量較少，稀鹽酸會先和NaOH反應，而沒有和碳酸鈉反應，故無氣泡產生。
Ⅱ．定量探究：
①根據題意可知，稀硫酸與碳酸鈉反應，生成硫酸鈉、水和二氧化碳，故反應的化學方程式為H₂SO₄+ Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，結合二氧化碳的質量，可求出參加反應的碳酸鈉的質量，從而求出NaOH質量分數。
解，設20g固體C中含有碳酸鈉的質量為x，
H₂SO₄+ Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑ 
106             44
x               0.44g
106：44= x：0.44g
解得，x=1.06g
則NaOH質量分數= ×100%=94.7%
【實驗反思】根據題意可知，方案②是通過氯化鋇與碳酸鈉反應，生成碳酸鋇沉淀，由沉淀的質量計算碳酸鈉的質量，再進一步計算氫氧化鈉的質量分數；由于通過所得數據計算出的氫氧化鈉質量分數與方案①相比明顯偏小，故說明碳酸鈉質量偏大，則間接說明所得濾渣質量偏大，而造成這一結果的原因可能是，所得濾渣沒有進行洗滌、干燥。
點評：對于探究型實驗探究，要熟悉實驗探究的環節和方法，精心設計實驗方案，將所學過探究物質的性質或變化規律的技巧遷移至此，進行細心地探究實驗和觀察現象，再通過分析實驗現象，推斷、總結出該物質的性質或變化規律等。