Question

（2013?豐臺區一模）某學習小組對在實驗中吸收過二氧化碳氣體的堿石灰成分進行了研究．
【查閱資料】
①堿石灰是CaO與NaOH 的固體混合物，通常用于吸收二氧化碳及干燥氣體．
②堿性的Na₂CO₃溶液可以與中性的CaCl₂溶液發生復分解反應．
【提出猜想】
該堿石灰的主要成分可能含有

CaO

、Ca（OH）₂、CaCO₃、NaOH和

Na₂CO₃

．
【設計方案、收集證據】
（1）甲同學在燒杯中放入少量的堿石灰樣品，加入足量蒸餾水充分攪拌，靜置有白色沉淀，甲同學認為樣品中一定含有CaCO₃，乙同學認為他的結論不準確，原因是：

Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH

（填化學方程式）．
（2）乙同學進一步設計實驗并進行驗證，過程如下：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
①從甲同學的燒杯中取少量上層清液于試管中，向其中滴加足量 CaCl2 溶液．	有白色沉淀生成	生成白色沉淀的化學方程式為： Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl ．
②過濾，向濾液中滴加無色酚酞試液．	無明顯現象	通過實驗及分析，樣品中不含有： Ca（OH）2、NaOH和CaO ．

【解釋與評價】
（1）乙同學進一步設計了下列實驗裝置，通過稱量B裝置的質量變化來確定樣品的成分及質量（氣密性良好，每步均完全反應，操作無誤）．

多次實驗發現測定結果有時偏大有時偏小偏差，試分析其主要原因：

錐形瓶中殘留的CO₂未被吸收會導致結果偏小，而揮發出來的氯化氫及空氣中二氧化碳和水蒸氣被吸收則會導致結果偏大；每次實驗兩種因素綜合作用，殘留的CO₂質量大于揮發出來的氯化氫及空氣中二氧化碳水蒸氣質量導致結果偏小，反之則導致偏大

．
（2）在老師的指導下乙同學完善了實驗裝置，并重新進行了實驗，步驟如下：
①檢查裝置氣密性，將5.06g干燥的樣品放入錐形瓶中；
②打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣，關閉活塞b；
③稱量盛有氫氧化鈉濃溶液的D瓶質量；
④向錐形瓶中逐滴加入稀硫酸至不再產生氣泡；
⑤打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣；
⑥稱量D瓶質量，增重2.2g．
通過分析及計算可知：5.06g樣品中各成分及質量

CaCO₃：4克Na₂CO₃：1.06g．

．

Answer 1

分析：【提出猜想】根據氧化鈣、氫氧化鈉的化學性質分析產物
【設計方案、收集證據】
（1）根據碳酸鈉與氫氧化鈣反應能產生沉淀分析
（2）根據碳酸鈉的化學性質分析，根據堿性溶液能使酚酞試液變紅分析
【解釋與評價】（1）根據裝置特點、藥品及步驟分析誤差出現原因
（2）根據樣品總質量、生成的二氧化碳的質量，根據化學方程式可以求出

解答：解：【提出猜想】該堿石灰中氧化鈣能與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與二氧化碳反應生成碳酸鈣和水，氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，吸收二氧化碳后的主要成分可能含有含有 CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃、NaOH和 Na₂CO₃
【設計方案、收集證據】
（1）甲同學在燒杯中放入少量的堿石灰樣品，加入足量蒸餾水充分攪拌，靜置有白色沉淀，甲同學認為樣品中一定含有CaCO₃，此說法不準確，因為堿石灰樣品中可能含有碳酸鈉和氫氧化鈣，碳酸鈉與氫氧化鈣反應會生成碳酸鈣沉淀，
化學方程式為  Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（2）乙同學要想證明是否含有碳酸鈉，因碳酸鈉與氯化鈣反應會生成碳酸鈣白色沉淀，因此可從甲同學的燒杯中取少量上層清液于試管中，向其中滴加足量 CaCl₂溶液．有白色沉淀生成，說明含有碳酸鈉，化學方程式為Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl，然后過濾，向濾液中滴加無色酚酞試液，無明顯現象，說明樣品中一定不含有堿性物質，因此一定不含Ca（OH）₂、NaOH和 CaO；
【解釋與評價】（1）乙同學設計實驗裝置，樣品中加入鹽酸，通過稱量B裝置氫氧化鈉溶液的質量變化來確定生成的二氧化碳的質量，從而確定樣品的成分及質量，因錐形瓶中殘留的CO₂未被吸收會導致結果偏小，而揮發出來的氯化氫及空氣中二氧化碳和水蒸氣被吸收則會導致結果偏大；每次實驗兩種因素綜合作用，殘留的CO₂質量大于揮發出來的氯化氫及空氣中二氧化碳水蒸氣質量導致結果偏小，反之則導致偏大
（2）設樣品中碳酸鈉質量為x，碳酸鈣質量為5.06g-x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                           44
x                            

44x

106

CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+H₂O+CO₂↑
100                         44
5.06g-x                   

44×(5.06g-x)

100

44x

106

+

44×(5.06g-x)

100

=2.2g
x=1.06g
碳酸鈣質量為5.06g-1.06g=4g
故答案為：【提出猜想】
CaO     Na₂CO₃
【設計方案、收集證據】
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）

CaCl2．		Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl， Ca（OH）2、NaOH和 CaO．

【解釋與評價】
（1）錐形瓶中殘留的CO₂未被吸收會導致結果偏小，而揮發出來的鹽酸及空氣中二氧化碳和水蒸氣被吸收則會導致結果偏大；每次實驗兩種因素綜合作用，殘留的CO₂質量大于揮發出來的鹽酸及空氣中二氧化碳水蒸氣質量導致結果偏小，反之則導致偏大
（2）CaCO₃：4克  Na₂CO₃：1.06g．

點評：本題考查堿石灰干燥劑變質后的產物，綜合考查了氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鈉的化學性質，綜合性較強