Question

16．在學習鹽的化學性質時，老師將一定量的碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液混合，過濾反應后的混合物，老師要求同學們探究濾液中溶質的組成．回答有關問題：
【查閱資料】碳酸鈉溶液顯堿性，氯化鈉、氯化鈣溶液均顯中性．
【提出猜想】猜想1：濾液中溶質是NaCl； 猜想2：濾液中溶質是NaCl和CaCl₂（填化學式）的混合物；猜想3：濾液中溶質是NaCl和Na₂CO₃的混合物．
【實驗探究】（1）取少量濾液于試管中，滴加2～3滴無色酚酞試液，振蕩，無明顯現象．同學們認為猜想3不成立．
（2）另取少量濾液于另一支試管中，滴加碳酸鈉溶液，若有白色沉淀產生（填實驗現象）證明猜想2成立．
【問題討論】（1）甲同學認為要證明猜想2成立也可以改用硫酸鈉溶液．你認為甲同學能（填“能”或“不能”）達到實驗目的．
（2）乙同學認為要證明猜想2成立也可以改用硝酸銀溶液．你認為乙同學不能（填“能”或“不能”）達到實驗目的．理由是因為猜想1和猜想3都會生成白色沉淀．
【探索拓展】現有一份由碳酸鈉和氯化鈉組成的混合物．某興趣小組的同學為確定其組成，他們取了5g該混合物的樣品，在燒杯中配制成60g溶液，再向其中逐滴加入10%的氯化鈣溶液，測得加入氯化鈣溶液的質量與產生沉淀的質量關系如圖所示．
計算：
（1）樣品中碳酸鈉的質量分數．（精確到0.1%）
（2）a點所示溶液中溶質的質量分數．（精確到0.1%）

Answer 1

分析 【提出猜想】根據碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，在反應過程中，如果二者恰好完全反應，則濾液中的溶質只有NaCl；若Na₂CO₃有剩余，則溶液中的溶質除了NaCl還有Na₂CO₃；若CaCl₂有剩余，則溶液中的溶質除了NaCl還有CaCl₂進行分析；
【實驗探究】
（1）根據【查閱資料】可知：碳酸鈉溶液顯堿性，氯化鈉、氯化鈣溶液顯中性，酚酞是一種酸堿指示劑，遇堿變紅，遇酸不變色；由于“取少量濾液于試管中，滴加2～3滴無色酚酞試液，振蕩，無明顯現象”說明濾液里面沒有堿性的物質進行分析；
（2）根據結論是猜想2成立，也就是證明濾液中溶質有：NaCl還有CaCl₂，加入Na₂CO₃溶液后，碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，可觀察到有白色的碳酸鈣沉淀生成進行分析；
【問題討論】（1）根據證明濾液中溶質有：NaCl還有CaCl₂，加入Na₂SO₄溶液后，硫酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應生成硫酸鈣和氯化鈉，可觀察到有白色沉淀（CaSO₄）生成進行分析；
（2）根據證明濾液中溶質有：NaCl還有CaCl₂，加入AgNO₃溶液后，NaCl和CaCl₂都能和AgNO₃反應生成沉淀進行分析．
【探索拓展】
（1）欲求該純堿樣品中碳酸鈉的質量分數，須先根據化學方程式求出樣品中碳酸鈉的質量，再利用質量分數公式計算即可；
（2）先根據化學方程式求出生成的氯化鈉的質量，用5g減去碳酸鈉的質量，計算出原來的氯化鈉的質量．把生成的氯化鈉的質量加上原來的氯化鈉的質量，就是反應后溶質的質量，再根據溶質質量分數的計算公式進行計算即可

解答 解：【提出猜想】碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，在反應過程中，如果二者恰好完全反應，則濾液中的溶質只有NaCl；若Na₂CO₃有剩余，則溶液中的溶質除了NaCl還有Na₂CO₃；若CaCl₂有剩余，則溶液中的溶質除了NaCl還有CaCl₂；
【實驗探究】
（1）由【查閱資料】可知：碳酸鈉溶液顯堿性，氯化鈉、氯化鈣溶液顯中性，酚酞是一種酸堿指示劑，遇堿變紅，遇酸不變色，由于“取少量濾液于試管中，滴加2～3滴無色酚酞試液，振蕩，無明顯現象”說明濾液里面沒有堿性的物質，由題意可知：溶液中沒有顯堿性的碳酸鈉；同學們認為猜想3不成立；
（2）由于結論是猜想2成立，也就是證明濾液中溶質有：NaCl還有CaCl₂，加入Na₂CO₃溶液后，碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；可觀察到有白色沉淀生成；
【問題討論】（1）證明濾液中溶質有：NaCl還有CaCl₂，加入Na₂SO₄溶液后，硫酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應生成硫酸鈣和氯化；由于硫酸鈣微溶，可觀察到有白色沉淀（CaSO₄）生成；所以甲同學能達到實驗目的；
（2）證明濾液中溶質有：NaCl還有CaCl₂，加入AgNO₃溶液后，NaCl和CaCl₂都能和AgNO₃反應生成沉淀．NaCl和AgNO₃反應生成氯化銀和硝酸鈉，化學方程式為：NaCl+AgNO₃═AgCl↓+NaNO₃；CaCl₂和AgNO₃反應生成氯化銀和硝酸鈣，化學方程式為：CaCl₂+2AgNO₃═2AgCl↓+Ca（NO₃）₂；無法證明溶液中含有CaCl₂；所以乙同學不能達到實驗目的，理由是：氯化鈉和硝酸銀反應也能夠生成白色沉淀．
【探索拓展】解：設該純堿樣品中碳酸鈉的質量為x，生成氯化鈉的質量為y，生成沉淀的質量為z，
參加反應的氯化鈣的質量為：44.4g×10%=4.44g，則
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106    111    100     117
x      4.44g   z       y
$\frac{106}{x}=\frac{111}{4.44g}=\frac{100}{z}=\frac{117}{y}$
x=4.24g，z=4g，y=4.68g；
該純堿樣品中碳酸鈉的質量分數為：$\frac{4.24g}{5g}$×100%=84.8%；
反應后不飽和溶液中溶質的質量為：5g-4.24g+4.68g=5.44g，反應后總溶液質量為：60g+44.4g-4g=100.4g，恰好完全反應時，
所得不飽和溶液中溶質的質量分數為：$\frac{5.44g}{100.4g}$×100%=5.4%．
故答案為：[提出猜想]CaCl₂
[實驗探究]（1）3   （2）白色沉淀產生
[問題討論]（1）能  （2）不能  因為猜想1和猜想3都會生成白色沉淀
[探索擴展]（1）84.8%    （2）5.4%

點評 本題考查的重點是根據實驗現象判斷物質的存在情況，由此可知認真觀察實驗現象的重要性，要養(yǎng)成良好的觀察習慣．