Question

15．某化學(xué)社團(tuán)的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，不同物質(zhì)的變化常伴隨著相同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．但從化學(xué)的角度去研究，會(huì)發(fā)現(xiàn)其有本質(zhì)的區(qū)別．
【現(xiàn)象分析】
實(shí)驗(yàn)一：向盛有一定量氫氧化鈉固體的試管里加入一定量的水，迅速用帶導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口，并將導(dǎo)管另一端通入盛有水的試管中，振蕩左側(cè)試管（如圖1）．
實(shí)驗(yàn)二：用氧化鈣代替氫氧化鈉重復(fù)一次上述實(shí)驗(yàn)．
上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的相同現(xiàn)象之一是左側(cè)試管發(fā)熱（或右側(cè)試管中有氣泡冒出）；
上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)生了化學(xué)變化，其化學(xué)方程式是CaO+H₂O=Ca（OH）₂；另一個(gè)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化．
【本質(zhì)歸納】相同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，既可以由物理變化引起，也可以由化學(xué)變化引起．
【探究運(yùn)用】在探究白色粉末的組成時(shí)，要研究相同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)區(qū)別．
實(shí)驗(yàn)三：有一包白色粉末可能含有硫酸鋇、碳酸鈉和氫氧化鈣中的一種或幾種，取一定量該粉末加入到盛有足量水的燒杯中，攪拌，靜置，觀察到燒杯中有白色不溶物．
小明同學(xué)認(rèn)為，白色粉末中一定含有硫酸鋇；
小意同學(xué)認(rèn)為小明的結(jié)論不準(zhǔn)確，其理由可用化學(xué)方程式表示為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
針對(duì)上述兩位同學(xué)的觀點(diǎn)，小燕同學(xué)進(jìn)一步設(shè)計(jì)如圖2實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究：

（1）步驟②中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式是Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
（2）步驟③中，加入酚酞溶液后，若溶液E為無(wú)色，則原白色粉末的組成是BaSO₄和Na₂CO₃（填化學(xué)式，下同）；
步驟③中，加入酚酞溶液后，若溶液E為紅色，則濾液A中一定含有的溶質(zhì)是NaOH、Na₂CO₃；則原白色粉末的組成為Na₂CO₃、Ca（OH）₂或Na₂CO₃、Ca（OH）₂、BaSO₄．
（3）小鵬同學(xué)只做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他取少量濾渣B，加入過(guò)量的稀硝酸，觀察到濾渣B全部消失現(xiàn)象，說(shuō)明原白色粉末中含有碳酸鈉、氫氧化鈣二種固體．
（4）小鵬同學(xué)為進(jìn)一步測(cè)定白色粉末的組成，進(jìn)行了定量研究．他稱(chēng)取白色固體粉末10g，進(jìn)行如流程所示實(shí)驗(yàn)，測(cè)得濾渣B的質(zhì)量為5g，請(qǐng)你幫小鵬計(jì)算一下白色粉末中各成分的質(zhì)量．（請(qǐng)寫(xiě)出具體計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 【現(xiàn)象分析】根據(jù)氫氧化鈉溶于水放出熱量，氧化鈣與水反應(yīng)會(huì)放出熱量進(jìn)行分析；
【探究運(yùn)用】根據(jù)碳酸鈉能和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉進(jìn)行分析；
（1）根據(jù)碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象以及溶液的酸堿性進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)碳酸鋇能溶于酸，硫酸鋇不溶于酸進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，依據(jù)題中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：【現(xiàn)象分析】氫氧化鈉溶于水放出熱量，氧化鈣與水反應(yīng)會(huì)放出熱量，會(huì)覺(jué)得左側(cè)試管外壁發(fā)熱，觀察到右側(cè)試管的導(dǎo)管口處有氣泡冒出；
氫氧化鈉溶于水屬于物理變化，而氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣屬于化學(xué)變化，化學(xué)方程式為：CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
【探究運(yùn)用】碳酸鈉與氫氧化鈣在溶液反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
（1）碳酸鈉與氯化鈣溶液反應(yīng)生成氯化鈉和碳酸鈣白色沉淀，化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
（2）步驟③中，加入酚酞溶液后，若溶液E為無(wú)色，說(shuō)明反應(yīng)后的溶液呈中性，也就是說(shuō)碳酸鈉被完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而原混合物中不含氫氧化鈣，所以原白色粉末的組成是：BaSO₄、Na₂CO₃；
步驟③中加入酚酞溶液后，若溶液E為紅色，說(shuō)明原混合物中有氫氧化鈣，碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉．根據(jù)后面加入氯化鈣后產(chǎn)生白色沉淀說(shuō)明碳酸鈉較多，所以濾液A中一定含有的溶質(zhì)是：Na₂CO₃、NaOH；
根據(jù)現(xiàn)象可知，原混合物可能是氫氧化鈣和碳酸鈉組成的，也可能是硫酸鋇、氫氧化鈣和碳酸鈉組成的，所以原白色粉末的組成為：Na₂CO₃、Ca（OH）₂或Na₂CO₃、Ca（OH）₂、BaSO₄；
（3）白色沉淀可能是硫酸鋇，也可能是碳酸鋇，也可能是硫酸鋇與碳酸鋇的混合物，其中硫酸鋇不與稀硝酸反應(yīng)，而碳酸鋇能與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鋇、水和二氧化碳；
（4）設(shè)混合物中含有氫氧化鈣質(zhì)量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
106      74      100
         x        5g
   $\frac{74}{x}$=$\frac{100}{5g}$
  x=3.7g
所以碳酸鈉質(zhì)量為：10g-3.7g=6.3g．
故答案為：【現(xiàn)象分析】左側(cè)試管發(fā)熱（或右側(cè)試管中有氣泡冒出），CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
【探究運(yùn)用】Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
（1）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
（2）BaSO₄和Na₂CO₃，NaOH、Na₂CO₃，Na₂CO₃、Ca（OH）₂或Na₂CO₃、Ca（OH）₂、BaSO₄；
（3）濾渣B全部消失；
（4）Ca（OH）₂：3.7g，Na₂CO₃：6.3g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物組成的推斷，完成此題，可以結(jié)合題干提供的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及反應(yīng)的具體現(xiàn)象進(jìn)行．