Question

【題目】某化學(xué)興趣小組的同學(xué)做完“大理石和稀鹽酸制取二氧化碳的實驗”后，將反應(yīng)后錐形瓶中殘留的廢液過濾，并對濾液進行探究(已知大理石中所含雜質(zhì)既不溶于水，也不與酸反應(yīng))。

（提出問題）濾液中所含溶質(zhì)是什么？

（查閱資料）氯化鈣溶液呈中性

（猜想與假設(shè)）

猜想1：濾液中的溶質(zhì)可能是CaCl2和CaCO3

猜想2：濾液中的溶質(zhì)只有CaCl2

猜想3：濾液中的溶質(zhì)是_______。

（討論與交流）

小明認(rèn)為猜想1無需驗證就知道是錯誤的，他的理由是__________。

（實驗與結(jié)論）

(1)小亮同學(xué)為驗證猜想2，取少量濾液裝入試管中，然后滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液不變色，于是小亮認(rèn)為猜想2正確。你認(rèn)為他的結(jié)論_______(填“正確”或“錯誤”)，理由是_______。

(2)小美為驗證猜想3，用潔凈干燥的玻璃棒蘸取該濾液滴到濕潤的pH試紙上，測得pH=4，她認(rèn)為猜想3正確。對她的操作方法、測量結(jié)果及結(jié)論的評價，正確的是______。

A.方法不正確，結(jié)果偏小，結(jié)論正確 B.方法正確，結(jié)果偏大，結(jié)論不正確

C.方法不正確，結(jié)果偏大，結(jié)論正確 D.方法正確，結(jié)果偏小，結(jié)論不正確

(3)小麗使用了幾種物質(zhì)類別不同的物質(zhì)來驗證猜想3，也得出了結(jié)論，請完成下表：

方案	使用的試劑	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
A	石蕊溶液	溶液變紅	猜想3正確
B	鎂條	__________
C	氧化鐵	_________
D	_____	固體溶解，溶液變成藍(lán)色
E	硝酸銀溶液	產(chǎn)生白色沉淀

（反思與評價）上述方案有錯誤及錯誤的原因是________、___________(填寫錯誤方案的序號，并解釋其錯誤的原因)。

（拓展與延伸）若猜想3成立，小聰認(rèn)為無需另加試劑，只要對濾液進行_______操作即可除去雜質(zhì)，得到CaCl2固體。

(4)小明同學(xué)向一定質(zhì)量的上述猜想3濾液中逐滴加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%的Na2CO3溶液，反應(yīng)過程中加入的Na2CO3溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生沉淀或氣體的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。問：

①圖中oa段表示生成_______(“氣體”還是“沉淀”)的過程；

②a點溶液中溶質(zhì)為_________；

③c點溶液的pH_____7(填>、<、=)；

④x值是_________？(寫出具體的計算過程)

Answer 1

【答案】 HCl、CaCl2 CaCO3難溶于水 錯誤 溶液中的溶質(zhì)是CaCl2和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色 C 鎂條溶解，有氣體產(chǎn)生 固體溶解，溶液變成棕黃色 氫氧化銅 E 若只有CaCl2時，加硝酸銀也會產(chǎn)生白色沉淀 蒸發(fā) 氣體 氯化鈉、氯化鈣 pH＞7 106g

【解析】本題考查了實驗探究物質(zhì)的組成成分，溶液的酸堿度測定，有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計算，鹽的化學(xué)性質(zhì)等。綜合性較強，解題根據(jù)各種物質(zhì)的性質(zhì)，結(jié)合各方面條件進行分析、判斷得出正確的結(jié)論。

猜想與假設(shè)：大理石的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，濾液中的溶質(zhì)是氯化鈣，當(dāng)鹽酸過量時，濾液中的溶質(zhì)是氯化氫和氯化鈣，根據(jù)前面的猜想，可以考慮鹽酸有剩余，廢液中含有HCl、CaCl2；

討論與交流：CaCO3難溶于水，不可能在溶液中；

實驗與結(jié)論：

（1）小亮同學(xué)為驗證猜想2：其結(jié)論錯誤，酚酞的變色范圍是：酸性、中性不變色，堿性為紅色，溶液中的溶質(zhì)是CaCl2和HCl時，滴加酚酞溶液也不變色；

（2）測定溶液的pH，試紙不能濕潤，所以操作方法不正確，溶液滴到“濕潤”的pH試紙上，溶液被稀釋，溶液的酸性減弱，pH變大，所以結(jié)果偏大，酸性溶液稀釋后溶液仍呈酸性，所以結(jié)論正確；故選C；

（3）B、若猜想3正確溶液中存在鹽酸，金屬鎂會與鹽酸反應(yīng)生成可溶的氯化鎂和氫氣，所以實驗現(xiàn)象是鎂溶解，有氣體產(chǎn)生；

C、若猜想3正確溶液中存在鹽酸，氧化鐵會與鹽酸反應(yīng)生成可溶的氯化鐵和水，所以實驗現(xiàn)象固體溶解，溶液變成棕黃色；

D、根據(jù)“小麗使用了幾種物質(zhì)類別不同的物質(zhì)來驗證猜想3”的信息結(jié)合已用的試劑的種類可知D是一種堿，濾液中加入D后產(chǎn)生了固體溶解，溶液變成藍(lán)色，則D是氫氧化銅；

反思與評價：氯化鈣和氯化氫都能使硝酸銀產(chǎn)生不溶于稀硝酸的白色沉淀。若只有CaCl2時，加硝酸銀也會產(chǎn)生白色沉淀，所以方案E錯誤；

拓展與應(yīng)用：氯化氫是氣體溶質(zhì)，受熱后能從溶液中揮發(fā)出來。只要對濾液進行蒸發(fā)操作即可除去雜質(zhì)，得到CaCl2固體；

（4）①碳酸鈉先與鹽酸反應(yīng)，再與氯化鈣反應(yīng)，首先反應(yīng)的方程式為Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，所以圖中oa段表示生成氣體的過程；

②a點表示Na2CO3恰好與鹽酸反應(yīng)，溶液中含有氯化鈉、氯化鈣兩種溶質(zhì)；

③c點時，碳酸鈉已經(jīng)過量，碳酸鈉溶液呈堿性，c點溶液的pH>7；

④根據(jù)題意可知碳酸鈉先與鹽酸反應(yīng)，再與氯化鈣反應(yīng)，設(shè)；生成2.2g二氧化碳需碳酸鈉的質(zhì)量為x。

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑；

106 44

x 2.2g

x=5.3g

設(shè)：生:5.0g碳酸鈣需碳酸鈉的質(zhì)量為y

Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl

106 100

y 5.0g

y=5.3g

x的值是碳酸鈉溶液與混合溶液恰好完全反應(yīng)消耗的碳酸鈉溶液的質(zhì)量。所以x==106g。