Question

【題目】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______、Ca(OH)2、CaCO3、NaOH和______。

（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，______（填操作名稱）。使其充分溶解，靜置有白色沉淀，甲同學認為原樣品中一定含有CaCO3，乙同學認為他的結論不準確，原因是______（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 ______溶液。	有白色沉淀生成	生成白色沉淀的化學方程式_________
②過濾，向濾液中滴加無色酚酞試液	無明顯現象	樣品中不含 ______

（解釋與評價）

（1）乙同學進一步設計了如圖實驗裝置，通過稱量B裝置的稀鹽酸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：______。

（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檢查裝置的氣密性，將5.06g干燥的樣品放入錐形瓶中；

②向錐形瓶中逐滴加入稀硫酸至不再產生氣泡；

③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；

④稱量盛有氫氧化鈉濃溶液的D瓶質量；

⑤再次打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣；

⑥再次稱量D瓶質量，增重2.2g。

實驗操作順序為：______（用上述序號表示）。步驟⑤的作用是：______。通過分析及計算可知：5.06g樣品中各成分及質量______。

Answer 1

【答案】CaO Na2CO3 攪拌 Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH 氯化鈣 Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl Ca(OH)2、NaOH和CaO 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 ①③④②⑤⑥ 把瓶內氣體全部壓進D中 CaCO3：4克Na2CO3：1.06g

【解析】

[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和氫氧化鈉，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）實驗前需要檢驗裝置氣密性，然后將裝置內的空氣排出，稱量反應前氫氧化鈉的質量，反應后在鼓入空氣，將生成的二氧化碳全部排出，所以實驗操作順序為：①③④②⑤⑥；

步驟⑤的作用是：把瓶內氣體全部壓進D中，使二氧化碳被全部吸收；

設樣品中碳酸鈉質量為x，碳酸鈣質量為5.06g-x

故碳酸鈉質量1.06g碳酸鈣質量為5.06g-1.06g=4g。