Question

2．工業(yè)用碳酸鈉溶液與石灰水反應(yīng)制燒堿．對(duì)于碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應(yīng)，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)將其產(chǎn)物進(jìn)行過濾，并對(duì)濾液進(jìn)行如下探究．
提出假設(shè)：
假設(shè)一：濾液中只含氫氧化鈉
假設(shè)二：濾液中含氫氧化鈉和氫氧化鈣
假設(shè)三：濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉
假設(shè)四：濾液中含氫氧化鈉、氫氧化鈣和碳酸鈉
甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如表實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量濾液放在試管中，再滴入氯化鈣溶液	若生成白色沉淀	碳酸鈉過量
	若無明顯現(xiàn)象	恰好反應(yīng)

已知：Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl+CaCO₃↓（白色），試回答：
（1）寫出碳酸鈉溶液與石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
（2）哪種假設(shè)不合理，試說明理由假設(shè)四不合理，因?yàn)闅溲趸�鈣溶液與碳酸鈉溶液不能共存．
（3）乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)設(shè)計(jì)方案還不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應(yīng)，她的理由是若氫氧化鈣過量與氯化鈣不發(fā)生反應(yīng)．
（4）丙同學(xué)認(rèn)為要說明碳酸鈉溶液與石灰水是否恰好完全反應(yīng)，還需在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)．她的實(shí)驗(yàn)方案是：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論

（5）取18.6g氫氧化鈉樣品（樣品中的雜質(zhì)是碳酸鈉），加水溶解得到溶液A，取A溶液的$\frac{1}{10}$向其中逐滴加入一定濃度的稀鹽酸，并同時(shí)記錄放出CO₂的質(zhì)量和消耗鹽酸的質(zhì)量（所得數(shù)據(jù)如圖）．請(qǐng)完成下列任務(wù)：
①寫出如圖中ab段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式NaOH+HCl═NaCl+H₂O．
②樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.5%．（結(jié)果保留到0.1%）

Answer 1

分析 對(duì)反應(yīng)后溶液中的物質(zhì)進(jìn)行假設(shè)，從兩個(gè)方面來思考，一是恰好完全反應(yīng)，二是有一種反應(yīng)物過量，不可能兩種反應(yīng)物都過量；含碳酸鈉雜質(zhì)的氫氧化鈉樣品中加入稀鹽酸，首先發(fā)生的是酸堿中和反應(yīng)，其次才發(fā)生碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)；
根據(jù)一開始不產(chǎn)生氣體是鹽酸先與氫氧化鈉反應(yīng)解答；
樣品中的碳元素最終都轉(zhuǎn)化到了二氧化碳中，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量求出碳酸鈉的質(zhì)量解答．

解答 解：（1）碳酸鈉和氫氧化鈣發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）很顯然假設(shè)四不成立，因?yàn)樘妓徕c和氫氧化鈣是反應(yīng)物，二者不可能都剩余；
（3）甲同學(xué)的方案不能說明碳酸鈉溶液和澄清石灰水恰好完全反應(yīng)，因?yàn)槿绻�是假設(shè)二成立，過量的氫氧化鈣和氯化鈣也不反應(yīng)，無現(xiàn)象；
（4）在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，要說明碳酸鈉溶液與石灰水恰好完全反應(yīng)，應(yīng)取甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的清液放在試管中，再通入足量的二氧化碳，如果溶液變渾濁說明濾液中含氫氧化鈣；如果溶液無變化說明不含氫氧化鈣；
（5）①一開始不產(chǎn)生氣體是鹽酸先與氫氧化鈉反應(yīng)，如圖中ab段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
②設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
 106                  44
  x                 0.44g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{0.44g}$
x=1.06g
樣品中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=$\frac{1.06g×10×\frac{12}{106}×100%}{18.6g}×$100%≈6.5%
故答案為：
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）假設(shè)四不合理，因?yàn)闅溲趸�鈣溶液與碳酸鈉溶液不能共存．
（3）若氫氧化鈣過量與氯化鈣不發(fā)生反應(yīng)
（4）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的清液放在試管中，再通入足量的二氧化碳（或滴入碳酸鈉溶液），觀察	溶液變渾濁，含有氫氧化鈣
	溶液不變渾濁，不含氫氧化鈣

（5）①NaOH+HCl═NaCl+H₂O，；②6.5%．

點(diǎn)評(píng) 此題是有關(guān)反應(yīng)后溶液中成分的探究題，其中又有根據(jù)方程式的計(jì)算題，步驟較多，做題過程比較繁瑣，屬于較難題型．