Question

20．興趣小組的同學(xué)們在幫助老師整理實驗室時，發(fā)現(xiàn)一瓶氫氧化鉀（化學(xué)式KOH）固體，大家決定用實驗的方法對這瓶粉末樣品展開探究，請你參與．
[活動一]探究氫氧化鉀樣品的組成
資料摘要：①氫氧化鉀的化學(xué)性質(zhì)與氫氧化鈉（化學(xué)式：NaOH）相似；
②碳酸鉀的水溶液呈堿性，氯化鈣、氯化鉀的水溶液呈中性；
③碳酸鉀與氯化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：K₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2KCl．
（1）小剛同學(xué)取少量樣品于試管中，滴加稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，由此可以確定這樣氫氧化鉀樣品，已經(jīng)變質(zhì)，請寫出氫氧化鉀變質(zhì)過程的化學(xué)反應(yīng)方程式：2KOH+CO₂═K₂CO₃+H₂O．
（2）為了進一步確定樣品中是否存在氫氧化鉀，興趣小組的同學(xué)進行了如下實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
Ⅰ．取少量樣品，加水．	樣品全部溶解
Ⅱ．取溶液于試管中，滴入足量的CaCl2溶液，過濾．	產(chǎn)生白色沉淀	溶液中含有K2CO3．
Ⅲ．�、蛩�得的濾液于另一試管中，滴加無色酚酞試液．	酚酞試液變紅色	溶液中含有KOH．

請簡述步驟Ⅱ滴加的氯化鈣溶液已足量的方法：靜置，取上層清液，再滴加CaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則CaCl₂溶液已足量（寫出實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）．
[活動二]測定樣品中碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
取10g樣品與足量的稀硫酸反應(yīng)，通過測定反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳氣體的質(zhì)量，可計算碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置氣密性已檢驗，夾持裝置已省略）．

（資料：濃硫酸具有很強的吸水性；堿石灰常用于吸收水蒸氣和二氧化碳）
（3）打開彈簧夾，先對裝置A和B通入N₂一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D．
（4）關(guān)閉彈簧夾，加入足量的稀硫酸，裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式為K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（5）實驗結(jié)束后，還要再通一會兒N₂．若沒有再通一會兒N₂，則測得樣品中碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏低（選填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
（6）經(jīng)測定裝置C增重0.88g，則10g樣品中碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.6%．

Answer 1

分析 （1）氫氧化鉀能和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鉀和水；
（2）碳酸鉀和氯化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鉀；
氫氧化鉀溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
（3）裝置中的空氣中含有二氧化碳；
（4）碳酸鉀和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鉀、水和二氧化碳；
（5）實驗結(jié)束后，還要再通一會兒氮氣，目的是使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收；
（6）裝置C增重的質(zhì)量即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可以計算碳酸鉀的質(zhì)量，進一步可以計算樣品中碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）氫氧化鉀變質(zhì)過程的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2KOH+CO₂═K₂CO₃+H₂O．
故填：2KOH+CO₂═K₂CO₃+H₂O．
（2）實驗如下表所示：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
Ⅰ．取少量樣品，加水．	樣品全部溶解
Ⅱ．取溶液于試管中，滴入足量的CaCl2溶液，過濾．	產(chǎn)生白色沉淀	溶液中含有K2CO3．
Ⅲ．取Ⅱ所得的濾液于另一試管中，滴加無色酚酞試液．	酚酞試液變紅色	溶液中含有KOH．

步驟Ⅱ滴加的氯化鈣溶液已足量的方法是：靜置，取上層清液，再滴加CaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則CaCl₂溶液已足量．
故填：無色酚酞試液；酚酞試液變紅色；取上層清液，再滴加CaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則CaCl₂溶液已足量．
（3）打開彈簧夾，先對裝置A和B通入N₂一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D．
故填：二氧化碳．
（4）關(guān)閉彈簧夾，加入足量的稀硫酸，裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式為：K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
故填：K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（5）若沒有再通一會兒N₂，則會導(dǎo)致生成的二氧化碳不能被完全吸收，從而導(dǎo)致測得樣品中碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏低．
故填：偏低．
（6）設(shè)碳酸鉀的質(zhì)量為x，
經(jīng)測定裝置C增重0.88g，說明生成了0.88g二氧化碳，
K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
 138                  44
  x                  0.88g
$\frac{138}{x}$=$\frac{44}{0.88g}$，
x=2.76g，
則10g樣品中碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2.76g}{10g}$×100%=27.6%．
故填：27.6%．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．