Question

（2013?鹽城一模）紅棗包裝中常使用一種袋裝防腐劑，品名為“504雙吸劑”，其標簽如圖所示．同學們對一包久置的“504雙吸劑”固體樣品很好奇，設計實驗進行探究．
[提出問題]久置固體的成分是什么？
[查閱資料]鐵與氯化鐵溶液在常溫下發生反應生成氯化亞鐵．
[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1]甲同學的方案：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
（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燙，試管底部有不溶物，溶液變紅．	固體中一定含有 CaO 和氫氧化鈣．
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的 稀鹽酸 ．	固體逐漸消失，有大量無色氣體產生，得到淺綠色溶液．	固體中一定含有 Fe ，一定不含Fe2O3
（3）將步驟（2）中產生的氣體通入到澄清的石灰水中	澄清的石灰水變渾濁	固體中一定含有CaCO3

[實驗質疑]
（1）乙同學認為甲同學的實驗中不能得出一定含Ca（OH）₂的結論，理由是

氧化鈣與水反應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

．
（2）丙同學認為甲同學的實驗并不能得出一定不含Fe₂O₃的結論，理由是

因為氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色

．
[實驗探究2]乙、丙同學設計如下實驗方案繼續驗證：

（1）乙、丙同學實驗中又能得出固體樣品中一定還含有

Fe₂O₃

，仍有一種物質不能確定，該物質是

Ca（OH）₂

．
（2）乙、丙同學又經過實驗測得上述3.9g殘留固體中含鈣物質的總質量為2.3g，濾渣B中CaCO₃的質量為1.0g，濾渣C的質量為2.0g．
[實驗結論]綜合上述實驗及所給數據：
（1）判斷久置固體的成分是

Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃

．
（2）計算上述殘留固體中氧化鈣的質量分數（寫出計算過程，精確到0.1）．

Answer 1

分析：【實驗探究1】固體溶解時放出大量熱，根據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，有大量無色氣體產生，得到淺綠色溶液，固體中一定含有鐵，不一定不含Fe₂O₃，根據信息氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色堿性分析；
根據結論碳酸鈣可以和稀鹽酸反應產生二氧化碳描述現象；
【實驗探究2】
由乙丙同學的設計方案可知：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，溶液變為黃色，說明含有碳酸鈣和氧化鐵；
仍有一種物質氫氧化鈣不能確定，經過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質的總質量為2.3g，而濾渣B中CaCO₃的質量為1.0g，濾渣C的質量為2.0g，根據鈣元素的質量和殘留固體中含鈣物質的總質量進行比較得出結論．

解答：解：【實驗探究1】甲同學的方案：
（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，有大量無色氣體產生，得到淺綠色溶液，固體中一定含有鐵，不一定不含Fe₂O₃，因為氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色；
（3）將步驟（2）中產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，碳酸鈣與鹽酸反應產生二氧化碳使石灰水變渾濁；
【實驗探究2】
（1）由乙丙同學的設計方案可知：磁鐵吸引了鐵粉；固體溶于水后，濾液A中的氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣白色沉淀和氫氧化鈉，化學方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（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，溶液變為黃色，說明一定含有碳酸鈣和氧化鐵，碳酸鈣與鹽酸反應產生氣泡，氧化鐵與鹽酸反應產生氯化鐵溶于水呈黃色．
由乙丙同學的實驗還不能確定一定含有氫氧化鈣，因為氧化鈣與水反應生成了氫氧化鈣．
【實驗結論】（1）經過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質的總質量為2.3g，而濾渣B中CaCO₃的質量為1.0g，濾渣C的質量為2.0g，即鈣元素質量是：3.0g×

40

100

×100%=1.2g，2.3g＞1.2g，因此一定有氫氧化鈣，即久置固體的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
（2）解：設殘留固體中氧化鈣的質量為x．根據鈣元素的質量守恒可知：殘留固體里CaO和Ca（OH）₂中鈣元素的質量之和與濾渣C中鈣元素的質量相等．即：

40

56

x+（2.3g-1.0g-x）×

40

74

=2.0g×

40

100

    解得：x=0.56g
則：殘留固體中氧化鈣的質量分數為：

0.56g

3.9g

×100%=14.4%．
故答案為：【實驗探究1】
甲同學的方案：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
（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燙，試管底部有不溶物，溶液變紅．	固體中一定含有  CaO   和氫氧化鈣．
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的    稀鹽酸．	固體逐漸消失，有大量無色氣體產生，得到淺綠色溶液．	固體中一定含有  Fe，一定不含Fe2O3
（3）將步驟（2）中產生的氣體通入到澄清的石灰水中	澄清的石灰水變渾濁	固體中一定含有CaCO3

【實驗質疑】
（1）氧化鈣與水反應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．
（2）因為氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色．
【實驗探究2】
（1）Fe₂O₃，Ca（OH）₂．
【實驗結論】
（1）Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
（2）解：設殘留固體中氧化鈣的質量為x．根據鈣元素的質量守恒可知：殘留固體里CaO和Ca（OH）₂中鈣元素的質量之和與濾渣C中鈣元素的質量相等．即：

40

56

x+（2.3g-1.0g-x）×

40

74

=2.0g×

40

100

    解得：x=0.56g
則：殘留固體中氧化鈣的質量分數為：

0.56g

3.9g

×100%=14.4%．

點評：本題是對防腐劑的成分探究的實驗方案的評價，在對實驗設計方案的評價，要在兩個方面考慮，一是結合相關的知識分析方案是否可行，能否達到實驗目的：如氧化鈣和氫氧化鈣的堿性干擾等；二是設計的方法進行比較，那種方法更簡便．本考點主要出現在實驗題中．