Question

18．在今天的化學興趣小組活動中，指導老師拿來了一包已經失效的石灰干燥劑．為了確定該干燥劑的組成，同學們進行了如下的探究活動：
小萌同學通過探究發現，此包裝袋中的生石灰干燥劑已經完全變質失效．他采用的探究方法是：取少量樣品于試管中，加入少量水，用手觸摸試管外壁，沒有明顯的放熱現象．此實驗中加入的水必須是少量的，理由是如果所加的水較多，則水會吸收反應產生的熱量，影響實驗的結論．
【查閱資料】
石灰干燥劑的成分為CaO，請寫出該干燥劑干燥原理CaO+H₂O=Ca（OH）₂（用化學方程式表示）．
【提出猜想】①該干燥劑的成分為Ca（OH）₂
②該干燥劑的成分為CaCO₃
③你的猜想是CaCO₃、Ca（OH）₂；
【方案設計】小組成員設計了如下的實驗方案：
方案一：取樣滴加稀鹽酸，有氣泡產生，則白色固體只存在CaCO₃；
方案二：取樣滴加少量稀鹽酸，沒有氣泡產生，則白色固體中只存在Ca（OH）₂；
方案三：取樣加入水中，振蕩，靜置，上層為清液，下層出現固體不溶物，取上層清液滴加酚酞試液，變紅，則固體為CaCO₃和Ca（OH）₂的混合物．
【實驗分析】小組成員經過討論發現上述實驗方案都存在著問題．
（1）上述方案一中存在的問題是不能說明白色固體中是否含有Ca（OH）₂．
（2）上述方案二的結論是錯誤的，原因是由于加入的鹽酸是少量的，可能只是與氫氧化鈣發生了反應，還沒有與碳酸鈣反應，無法證明沒有碳酸鈣的存在．
（3）實驗方案三中的結論也有些不妥，是因為不能說明白色固體中含有CaCO₃，因為不溶物可能是微溶于水的氫氧化鈣．
（4）實驗證實，該固體是CaCO₃和Ca（OH）₂的混合物，請你再設計一種實驗方案予以證明，只要寫出實驗步驟和現象即可．

實驗操作步驟	實驗現象
（1）取樣，滴加足量稀鹽酸 （2）另取適量的樣品，加足量的水溶解，靜置取上層清液，滴加酚酞試液	（1）產生大量的氣泡 （2）溶液呈紅色

【數據分析】
為了進一步確定該混合物中CaCO₃的質量分數，實驗小組的同學取了15克樣品，加入足量的稀鹽酸，實驗測得生成CO₂氣體的質量如圖所示，請據圖計算該混合物中CaCO₃的質量分數．
【反思與評價】
實驗中造成計算結果與實際值相比偏小，則可能的原因是有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出．

Answer 1

分析 根據氧化鈣和水反應能夠放出熱量；
【查閱資料】
根據氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣解答．
【提出猜想】根據反應原理進行猜想解答；
【實驗分析】根據熟石灰和鹽酸反應無明顯現象，方案一沒有證明熟石灰是否存在；熟石灰微溶于水，方案三中沒有證明不溶物是否為碳酸鈣進行解答；
根據氫氧化鈣溶液顯堿性，所以可向溶液中滴加酚酞試液觀察酚酞是否變紅判斷是否含有氫氧化鈣；加足量鹽酸是否有氣泡推斷白色固體中是否含有碳酸鈣進行解答；
【數據分析】
根據圖中數據可以判斷產生二氧化碳的質量；根據二氧化碳的質量可以計算碳酸鈣的質量，進一步可以計算水垢樣品中CaCO₃的質量分數．
【反思與評價】根據二氧化碳因溶解于水而沒有全部逸出，導致二氧化碳的質量偏小，從而求出碳酸鈣的質量偏小，所以會導致造成計算結果與實際值相比偏小進行解答．

解答 解：此實驗中加入的水必須是少量的，理由是水太多時會吸收較多的熱量，從而使放熱現象不明顯．
【結論與反思】
氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，化學方程式表示為：CaO+H₂O=Ca（OH）₂；
【提出猜想】①該干燥劑的成分為Ca（OH）₂
②該干燥劑的成分為CaCO₃
③你的猜想是CaCO₃、Ca（OH）₂
【實驗分析】
（1）因為加入足量的稀鹽酸，有無色無味的氣體產生，該氣體能使澄清的石灰水變渾濁，說明是二氧化碳，進一步說明干燥劑中含有碳酸鈣，氫氧化鈣和稀鹽酸反應生成氯化鈣和水，無現象，不能說明白色固體中是否含有Ca（OH）₂；
（2）由于加入的鹽酸是少量的，可能只是與氫氧化鈣發生了反應，還沒有與碳酸鈣反應，無法證明沒有碳酸鈣的存在．
（3）由于氫氧化鈣是微溶物，取樣加入水中，振蕩，靜置，上層為清液，下層出現固體不溶物，取上層清液滴加酚酞試液，變紅，不能說明白色固體中含有CaCO₃，因為不溶物可能是微溶于水的氫氧化鈣．
（4）取樣，滴加足量稀鹽酸，產生大量的氣泡，說明含有碳酸鈣；
另取適量的樣品，加足量的水溶解，靜置取上層清液，滴加酚酞試液，溶液呈紅色，說明含有氫氧化鈣；
【數據分析】
由圖中數據可知，生成二氧化碳的質量是3.3g．
（2）設碳酸鈣的質量為x，
 CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
  100                     44
   x                     3.3g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{3.3g}$
x=7.5g，
該水垢樣品中CaCO₃的質量分數：$\frac{7.5g}{15g}$×100%=50%．
【反思與評價】
二氧化碳因溶解于水而沒有全部逸出，導致二氧化碳的質量偏小，從而求出碳酸鈣的質量偏小，所以會導致造成計算結果與實際值相比偏小．故填：偏小．
故答案為：
如果所加的水較多，則水會吸收反應產生的熱量，影響實驗的結論．
【查閱資料】
CaO+H₂O=Ca（OH）₂
【提出猜想】
CaCO₃、Ca（OH）₂
【實驗分析】
（1）不能說明白色固體中是否含有Ca（OH）₂
（2）由于加入的鹽酸是少量的，可能只是與氫氧化鈣發生了反應，還沒有與碳酸鈣反應，無法證明沒有碳酸鈣的存在．
（3）不能說明白色固體中含有CaCO₃，因為不溶物可能是微溶于水的氫氧化鈣．

實驗操作步驟	實驗現象
（1）取樣，滴加足量稀鹽酸 （2）另取適量的樣品，加足量的水溶解，靜置取上層清液，滴加酚酞試液	（1）產生大量的氣泡 （2）溶液呈紅色

【數據分析】50%；【反思與評價】有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出．

點評 本題以生活中常見的食品干燥劑為情境角度出發，以實驗探究的形式考查了Ca（OH）₂、CaCO₃的性質，特別是考查學生在實驗探究中推斷分析能力，和平時對含鈣化合物的化學性質的積累！在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合學過的知識和題中所給的知識進行解答．