Question

3．紅棗包裝中常使用一種“504雙吸劑”，其成分為鐵粉、生石灰等．實驗小組同學(xué)對一包使用過的“504雙吸劑”進行了如下探究．
【提出問題】久置后，固體的成分是什么？
【查閱資料】（1）鐵與氯化鐵溶液在常溫下發(fā)生反應(yīng)生成氯化亞鐵；
（2）鐵可以被磁鐵吸引，F(xiàn)e₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃均不被磁鐵吸引．
【作出猜想】久置固體中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃．
【實驗探究】實驗方案一：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
（1）取適量固體放于燒杯中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液，滴加無色酚酞溶液	固體溶解時燒杯外壁發(fā)燙	固體中一定含有①氧化鈣
	酚酞溶液變?yōu)棰诩t色	固體中一定含有氫氧化鈣
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的鹽酸	固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液	固體中一定含有③鐵，一定不含F(xiàn)e2O3
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中	澄清石灰水變渾濁	固體中一定含有④CaCO3

【實驗分析】
（1）酚酞溶液顏色發(fā)生改變是因為溶液中含有OH^-（填離子符號）離子；甲同學(xué)認為通過實驗不能得出一定含Ca（OH）₂的結(jié)論，理由是CaO+H₂O=Ca（OH）₂（用化學(xué)方程式表示），該反應(yīng)的基本類型為化合反應(yīng)．
（2）乙同學(xué)認為通過實驗不能得出一定不含F(xiàn)e₂O₃的結(jié)論，理由是氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色．她設(shè)計實驗方案二繼續(xù)進行探究．
實驗方案二：
【實驗分析】
（1）④中發(fā)生的兩個復(fù)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．

（2）通過實驗二可確定固體樣品中一定還含有Fe₂O₃．
（3）為確定固體樣品中是否含有氫氧化鈣，實驗小組同學(xué)又經(jīng)過實驗測得上述殘留固體總質(zhì)量為1.66g，濾渣B質(zhì)量為1.0g，濾渣C的質(zhì)量為1.0g．
【實驗結(jié)論】綜合上述實驗及所給數(shù)據(jù)，可判斷實驗小組同學(xué)們的猜想成立（填“成立”或“不成立”）．
【實驗反思】探究硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)后硫酸是否有剩余，還可選擇一種試劑紫色石蕊試液．

Answer 1

分析 【實驗探究1】固體溶解時放出大量熱，因為生石灰溶于水生成熟石灰放出大量的熱，由此可以判斷固體中一定含有氧化鈣；但氧化鈣與水反應(yīng)生成的氫氧化鈣也能使無色酚酞變紅，不能確定原固體中是否含有氫氧化鈣．取少量固體放于試管中，滴加足量的稀鹽酸，固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液，固體中一定含有鐵，不一定不含F(xiàn)e₂O₃理由是：氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色．將生成的氣體通入澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，說明固體中一定含有CaCO₃；
【實驗分析】（1）根據(jù)酚酞遇堿變紅色，氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣進行分析；
（2）根據(jù)氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成的氯化鐵也會與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵進行分析；
【實驗探究2】由乙丙同學(xué)的設(shè)計方案可知：磁鐵吸引了鐵粉，②中濾液A中的氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和氫氧化鈉；取濾渣B于試管中，加入適量稀鹽酸，有氣泡冒出，溶液變?yōu)辄S色，說明含有碳酸鈣和氧化鐵．仍有一種物質(zhì)氫氧化鈣不能確定，因此經(jīng)過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質(zhì)的總質(zhì)量為1.6g，而濾渣B中CaCO₃的質(zhì)量為1.0g，故氧化鈣或氫氧化鈣或兩者混合物質(zhì)量為0.6g，與碳酸鈉反應(yīng)生成的濾渣C碳酸鈣的質(zhì)量為1.0g，C中鈣元素質(zhì)量是：1.0g×$\frac{40}{100}$×100%=0.4g，根據(jù)反應(yīng)前后鈣元素守恒，假設(shè)0.6g全是氧化鈣，則含鈣元素質(zhì)量為0.6g×$\frac{40}{56}$×100%=0.428g，假設(shè)全是氫氧化鈣，則鈣元素質(zhì)量為0.6×$\frac{40}{74}$×100%=0.324g，而C中鈣元素質(zhì)量為0.4g，因此是氧化鈣和氫氧化鈣的混合物，即久置固體的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃；
【實驗反思】根據(jù)紫色石蕊遇酸變紅色進行分析．

解答 解：【實驗探究1】甲同學(xué)的方案：
（1）取少量固體放于試管中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液滴加無色酚酞溶液，固體溶解時試管外壁發(fā)燙，說明一定含有氧化鈣，氧化鈣溶于水放出大量的熱，試管底部有不容物，溶液變紅，不一定含有氫氧化鈣，因為氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，也能使酚酞試液變紅；
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的稀鹽酸，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液，固體中一定含有鐵，不一定不含F(xiàn)e₂O₃，因為氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色．
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中，石灰水變渾濁，說明固體中一定含有碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳使石灰水變渾濁；
【實驗分析】（1）酚酞遇堿變紅色所以酚酞溶液顏色發(fā)生改變是因為溶液中含OH^-離子，氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，化學(xué)方程式為：CaO+H₂O=Ca（OH）₂，該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)；
（2）氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成的氯化鐵也會與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，所以乙同學(xué)認為通過實驗不能得出一定不含F(xiàn)e₂O₃的結(jié)論，理由是：氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色；
【實驗探究2】（1））④中發(fā)生的兩個復(fù)分解反應(yīng)是碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，化學(xué)方程式是：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；
（2）對濾渣B的探究：①取濾渣B于試管中，加入足量稀鹽酸，有氣泡冒出，溶液變?yōu)辄S色，說明一定含有碳酸鈣和氧化鐵，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，氧化鐵與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯化鐵溶于水呈黃色；
【實驗結(jié)論】經(jīng)過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質(zhì)的總質(zhì)量為1.6g，而濾渣B中CaCO₃的質(zhì)量為1.0g，故氧化鈣或氫氧化鈣或兩者混合物質(zhì)量為0.6g，與碳酸鈉反應(yīng)生成的濾渣C碳酸鈣的質(zhì)量為1.0g，C中鈣元素質(zhì)量是：1.0g×$\frac{40}{100}$×100%=0.4g，根據(jù)反應(yīng)前后鈣元素守恒，假設(shè)0.6g全是氧化鈣，則含鈣元素質(zhì)量為0.6g×$\frac{40}{56}$×100%=0.428g，假設(shè)全是氫氧化鈣，則鈣元素質(zhì)量為0.6×$\frac{40}{74}$×100%=0.324g，而C中鈣元素質(zhì)量為0.4g，因此是氧化鈣和氫氧化鈣的混合物，即久置固體的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃，所以可判斷實驗小組同學(xué)們的猜想成立；
【實驗反思】紫色石蕊遇酸變紅色，所以探究硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)后硫酸是否有剩余，還可選擇一種試劑：紫色石蕊試液．
故答案為：【實驗探究1】CaO，紅，F(xiàn)e，CaCO₃；

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
（1）取適量固體放于燒杯中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液，滴加無色酚酞溶液	固體溶解時燒杯外壁發(fā)燙	固體中一定含有①氧化鈣
	酚酞溶液變?yōu)棰诩t色	固體中一定含有氫氧化鈣
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的鹽酸	固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液	固體中一定含有③鐵，一定不含F(xiàn)e2O3
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中	澄清石灰水變渾濁	固體中一定含有④碳酸鈣

【實驗分析】（1）OH^-，CaO+H₂O=Ca（OH）₂，化合反應(yīng)；
（2）氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色；
【實驗探究2】（1）Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；
（2）Fe₂O₃；
【實驗結(jié)論】成立；
【實驗反思】紫色石蕊試液．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．