Question

【題目】某校化學學習小組準備用生石灰制取氫氧化鈉固體，他們進行如下探究過程，請根據他們的探究回答問題。

（查閱資料）

溫度（℃）	0	20	40	60	80	100
NaOH 的溶解度	42	109	129	174	314	147
Ca（OH）2 的溶解度	0.18	0.16	0.14	0.12	0.09	0.07

（設計實驗、制取氫氧化鈉）

步驟①：將一定量的生石灰加入一只潔凈的燒杯中，加入碳酸鈉溶液，充分反應．

步驟②：將所得的混合溶液冷卻至室溫．

步驟③：將冷卻后的混合物過濾、洗滌、干燥得到固體A和溶液B．

（1）過濾操作中，除燒杯和玻璃棒外，過濾必須用到玻璃儀器是____．

（提出問題、假設猜想）

（2）固體A中的成分是什么？

甲同學認為是：CaCO3．

乙同學認為是：CaCO3和Ca（OH）2．

溶液B中溶質的成分是什么？

丙同學認為是：NaOH

丁同學認為是：NaOH、Ca（OH）2

戊同學認為是：____．

（驗證猜想、實驗探究）

（3）為了驗證各自的猜想，甲、乙同學分別進行了實驗：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
甲同學：用一支潔凈的試管取少量固體A，再加入過量稀鹽酸	____	自己的猜想正確
乙同學：用一支潔凈的試管取少量的固體A，加水，充分振蕩．向上層清液中滴加 ____	上層清液由無色變為紅色	自己的猜想正確

（交流表達、反思評價）

（4）同學們經過討論后認為，甲同學的實驗____（填“能”或“不能”）證明固體A的成分，理由是__，最終同學們確定乙同學的猜想是正確的；

（5）同學們得到的固體A8.7g，加入足量的稀鹽酸充分反應后，將溶液加熱濃縮、蒸發結晶得到11.1g固體，則固體A中所含的CaCO3的質量是____g；

（6）同學們結合對固體成分的探究，經過討論確定了丁同學對溶液B的猜想正確，理由是___。

（拓展延伸、鞏固提高）

（7）同學們欲將溶液B加熱濃縮，加熱不久，溶液出現渾濁，只好停止加熱，請解釋加熱時溶液出現渾濁的原因是___，于是，同學們立即變換方案，向B溶液中加入適量的____，過濾，將濾液加熱濃縮至飽和，____、過濾、洗滌、烘干得到比較純凈的氫氧化鈉固體。

Answer 1

【答案】漏斗 NaOH、Na2CO3 固體溶解，產生氣泡 酚酞試液 不能 過量的稀鹽酸既能和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和水，又能和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳 5 氫氧化鈣是過量的 氫氧化鈣的溶解度隨著溫度升高而減小，加熱時部分氫氧化鈣析出 碳酸鈉溶液 降溫結晶

【解析】

（1）過濾操作中，除燒杯和玻璃棒外，過濾必須用到玻璃儀器是漏斗。

根據題意，一定量的生石灰加入一只潔凈的燒杯中，加入碳酸鈉溶液，發生的反應有：氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，固體A和溶液B的成分根據以上反應進行推斷。物質之間都恰好完全反應，溶液B中溶質的成分是NaOH；若氫氧化鈣過量，則溶液B中溶質的成分是NaOH、；若碳酸鈉過量，則溶液B中溶質的成分是NaOH、Na2CO3。

提出問題、假設猜想：

戊同學認為是NaOH、Na2CO3。

驗證猜想、實驗探究：

（3）根據題意甲同學認為固體A是CaCO3，碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、二氧化碳和水，則甲同學實驗中的實驗現象為固體溶解，產生氣泡；

根據題意乙同學認為固體A是CaCO3和，氫氧化鈣溶液呈堿性，可以使酚酞溶液變紅，則乙同學的實驗步驟為用一支潔凈的試管取少量的固體A，加水，充分振蕩．向上層清液中滴加酚酞試液；

交流表達、反思評價：

（4）同學們經過討論后認為，甲同學的實驗不能證明固體A的成分，理由是過量的稀鹽酸既能和氫氧化鈣反應生成氯化鈣和水，又能和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳。

（5）由（4）可知固體A為碳酸鈣和氫氧化鈣的混合物，設碳酸鈣質量為x，氫氧化鈣的質量為8.7g-x，根據反應前后鈣元素守恒，則有：

解得x=5g

答：固體A中所含的CaCO3的質量是5g。

（6）同學們結合對固體成分的探究，經過討論確定了丁同學對溶液B的猜想正確，理由是氫氧化鈣是過量的。

拓展延伸、鞏固提高：

（7）加熱時溶液出現渾濁的原因是氫氧化鈣的溶解度隨著溫度升高而減小，加熱時部分氫氧化鈣析出，于是，同學們立即變換方案，向B溶液中加入適量的碳酸鈉溶液，碳酸鈉與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，過濾，將濾液加熱濃縮至飽和，降溫結晶、過濾、洗滌、烘干得到比較純凈的氫氧化鈉固體。