Question

16．某化學興趣小組的同學做完“大理石和稀鹽酸制取二氧化碳的實驗”后，將反應后錐形瓶中殘留的廢液過濾，并對濾液進行探究（已知大理石中所含雜質既不溶于水，也不與酸反應）．
【提出問題】濾液中所含溶質是什么？
【查閱資料】氯化鈣溶液呈中性
【猜想與假設】
猜想1：濾液中的溶質可能是CaCl₂和CaCO₃
猜想2：濾液中的溶質只有CaCl₂
猜想3：濾液中的溶質是CaCl₂和HCl
【討論與交流】
小明認為猜想1無需驗證就知道是錯誤的，他的理由是CaCO₃難溶于水．
【實驗與結論】
（1）小亮同學為驗證猜想2，取少量濾液裝入試管中，然后滴入酚酞溶液，發(fā)現酚酞溶液不變色，于是小亮認為猜想2正確．你認為他的結論錯誤（填“正確”或“錯誤”），理由是溶液中的溶質是CaCl₂和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色．
（2）小美為驗證猜想3，用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該濾液滴到濕潤的pH試紙上，測得pH=4，她認為猜想3正確．對她的操作方法、測量結果及結論的評價，正確的是C．
A．方法不正確，結果偏小，結論正確
B．方法正確，結果偏大，結論不正確
C．方法不正確，結果偏大，結論正確
D．方法正確，結果偏小，結論不正確
（3）小麗選擇了其他幾種不同類別的物質來驗證猜想3，也得出了結論，可供選擇的試劑有：石蕊溶液、銅片、鎂條、氧化鈣、氧化鐵、氫氧化鈉、氫氧化銅、碳酸鈉溶液、硝酸銀溶液．請完成表：

方案	試劑類別	選用試劑	實驗現象	結論
A	指示劑	石蕊溶液	溶液變紅	猜想3 正確
B	金屬單質	鎂	固體表面產生氣泡
C	金屬氧化物	氧化鐵	固體溶解，溶液變成棕黃色
D	堿	氫氧化銅	固體溶解，溶液變成藍色
E	鹽	硝酸銀溶液	產生白色沉淀

【反思與評價】上述方案有錯誤及錯誤的原因是E錯誤，因為若只有CaCl₂時，加硝酸銀溶液也會產生白色沉淀（填寫錯誤方案的序號，并解釋其錯誤的原因）．
【拓展與延伸】
若猜想3成立，小麗認為無需另加試劑，只要對濾液進行蒸發(fā)操作即可除去雜質，從濾液中得到CaCl₂固體．
（4）小麗同學取了100g 濾液，逐滴加入溶質質量分數為10.0%的Na₂CO₃溶液．反應過程中加入的Na₂CO₃溶液的質量與溶液pH的關系如圖所示．
試回答下列問題：
①寫出首先發(fā)生的反應的化學方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②a點對應的溶液中溶質為NaCl和CaCl₂；
③恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數為5.9%．（寫出計算過程，結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據發(fā)生的反應，廢液的可能組成是：①恰好完全反應，廢液中的溶質只有氯化鈣，②鹽酸有剩余，廢液中含有氯化鈣和氯化氫，③碳酸鈣有剩余，廢液中含有氯化鈣，碳酸鈣不溶．
【討論與交流】碳酸鈣不溶．
【實驗與結論】
（1）考慮酚酞溶液變色的變色規(guī)律．
（2）用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該溶液滴到“濕潤”的pH試紙上，測得pH=4，認為猜想3正確，則可推測其操作方法、測量結果及結論的評價是否正確；
（3）考慮氫離子的驗證．
【反思與評價】氯化鈣和氯化氫都能使硝酸銀產生白色沉淀．
【拓展與延伸】
除去氯化鈣中的氯化氫可用蒸發(fā)的方法，因為氯化氫是氣體溶質，能揮發(fā)出來，不過氯化氫氣體有毒，能污染空氣
（4）加入的碳酸鈉先與鹽酸反應，把鹽酸消耗完了，才開始與氯化鈣反應，開始生成沉淀，此時溶液的pH值不變．

解答 解：【猜想與假設】根據前面的猜想，可以考慮鹽酸有剩余，故廢液中含有氯化氫和氯化鈣．
【討論與交流】CaCO₃難溶于水，不可能在溶液中；
【實驗與結論】
（1）小亮同學為驗證猜想2：廢液中的溶質只有CaCl₂，取少量廢液裝入試管中，然后滴入酚酞溶液，發(fā)現酚酞溶液不變色，于是小亮認為猜想2正確．其結論錯誤，理由是酸和中性溶液都不會使酚酞溶液變色．
（2）用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該溶液滴到“濕潤”的pH試紙上，測得pH=4，認為猜想3：廢液中的溶質是NaCl和HCl，正確，則可推測其操作方法不正確，結果偏大，結論正確；故選C．
（3）B、金屬鎂會與鹽酸反應生成氫氣，冒氣泡；
C、氧化鐵會與鹽酸反應，固體溶解，溶液變成棕黃色；
D、氫氧化銅屬于堿類；
【反思與評價】氯化鈣和氯化氫都能使硝酸銀產生不溶于稀硝酸的白色沉淀．所以結論不正確．
【拓展與應用】氯化氫是氣體溶質，受熱后能從溶液中揮發(fā)出來，故可以用蒸發(fā)的方法；
（4）①Na₂CO₃會先于HCl，而后與CaCl₂反應，首先反應的方程式為Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②a點表示Na₂CO₃恰好與鹽酸反應，溶液中含有CaCl₂和NaCl兩種溶質；
③根據題意可知碳酸鈉先與鹽酸反應，再與氯化鈣反應，
設與鹽酸恰好反應生成氯化鈉為x，生成二氧化碳為y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
106          117      44
53g×10%     x         y
$\frac{106}{53g×10%}$=$\frac{117}{x}$=$\frac{44}{y}$
x=5.85g，y=2.2g
設與氯化鈣恰好反應生成氯化鈉為z，生成碳酸鈣為w
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl．
106          100     117
53g×10%     w         z
$\frac{106}{53g×10%}$=$\frac{100}{w}$=$\frac{117}{z}$
則z=5.85g，w=5g
恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數為$\frac{5.85g+5.85g}{100g+106g-2.2g-5g}$×100%=5.9%
故答案為：【猜想與假設】
CaCl₂和HCl
【討論與交流】
CaCO₃難溶于水
【實驗與結論】
（1）錯誤    溶液中的溶質是CaCl₂和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色．
（2）C；
（3）鎂； 固體溶解，溶液變成棕黃色； 堿；
【反思與評價】E錯誤，因為若只有CaCl₂時，加硝酸銀溶液也會產生白色沉淀．
【拓展與應用】蒸發(fā)
（4）①Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
②NaCl和CaCl₂（或氯化鈉和氯化鈣）；
③5.9%．

點評 本題主要考查物質的檢驗方法，同學們要學會通過現象判斷物質是否存在，但也要排除同類離子的干擾．