Question

學習碳酸鈉知識時，老師做碳酸鈉溶液和澄清石灰水反應演示實驗，并對渾濁液過濾，得到澄清濾液．課堂上老師的提問和同學們的回答如圖所示：
（1）假設你是丁同學，請你也提出一個與甲、乙、丙同學不同的合理猜想，把猜想寫在上圖丁同學的對話框中．并對你自己的猜想設計一個簡單的實驗加以證明．

實驗步驟	實驗現象	反應的化學方程式
取樣于試管中， 滴加碳酸鈉溶液或通入二氧化碳氣體	溶液變渾濁	Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH或CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O

（2）你認為甲、乙、丙同學的猜想都合理嗎？如有不合理的請說明理由．

乙不合理

、

因為Na₂CO₃和Ca（OH）₂會發生反應（兩者不能共存）

（3）甲同學針對自己的猜想進行了如下實驗：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
取樣于試管中，滴入幾滴稀鹽酸	沒有氣體產生	甲的猜想不成立

你認為甲同學的實驗設計是否正確？請說明理由．

不正確，因為可能稀鹽酸量太少，未將NaOH完全消耗，不可能有CO₂氣體放出

若丙同學也取該樣于試管中，滴入幾滴澄清石灰水，試管中溶液變渾濁，能否以此現象判斷甲同學的猜想成立

能

．（填“能”或“不能”）
（4）若丙同學的猜想成立，實驗時老師取了100克1.06%的碳酸鈉溶液和101克的澄清石灰水反應，求過濾后所得溶液中溶質的質量分數（要寫出具體的計算步驟）

Answer 1

分析：（1）根據碳酸鈉和氫氧化鈣可發生反應，剩余物中兩種反應物不會同時剩余進行解答；
（2）根據碳酸鈉和氫氧化鈣可發生反應，剩余物中兩種不能共存的反應物不會同時剩余進行解答；
（3）根據碳酸鹽的檢驗是采用加酸觀察是否有氣體產生的方法進行分析；碳酸鈉會與氫氧化鈉反應生成白色沉淀碳酸鈣；
（4）根據碳酸鈉與氫氧化鈣的反應方程式找到碳酸鈉與碳酸鈣、氫氧化鈉的比例關系，并求得碳酸鈣、氫氧化鈉的質量；然后根據溶液的質量分數計算方法進行計算．

解答：解：（1）碳酸鈉和澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，方程式是：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
甲同學的猜想：反應后濾液中一定會有氫氧化鈉存在．若碳酸鈉過量，則濾液中含有NaOH和Na₂CO₃；
乙同學的猜想：反應后濾液中一定會有氫氧化鈉存在．若碳酸鈉過量或氫氧化鈣過量，則濾液中含有NaOH、Ca（OH）₂和Na₂CO₃；
丙同學的猜想：若該反應恰好完全反應，則濾液中只有NaOH；
故丁同學的猜想是：反應后濾液中一定會有氫氧化鈉存在．若氫氧化鈣過量，則濾液中含有NaOH和Ca（OH）₂；
因為碳酸鈉和氫氧化鈣反應一定生成氫氧化鈉，所以只需證明溶液中是否有氫氧化鈣就可以了，氫氧化鈣與二氧化碳和可溶性的碳酸鹽反應會生成沉淀，所以可以根據氫氧化鈣的這些性質設計實驗進行證明；
故答案是：可能含有NaOH和Ca（OH）₂；

實驗步驟	實驗現象	反應的化學方程式
取樣于試管中，滴加碳酸鈉溶液或通入二氧化碳氣體	溶液變渾濁	Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH或CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O

（2）該濾液中不可能同時含有Na₂CO₃和Ca（OH）₂，因為Na₂CO₃和Ca（OH）₂會發生反應（兩者不能共存）；
故答案是：乙不合理；因為Na₂CO₃和Ca（OH）₂會發生反應（兩者不能共存）；
（3）要證明碳酸鈉的存在，涉及到的就是碳酸鹽的檢驗，所以可以采用加酸的方法，由于濾液中含有氫氧化鈉，因此需要加入足量的鹽酸，只加入幾滴鹽酸，反應進行的不徹底，不能依據此判斷濾液中不含碳酸鈉；如果像丙同學那樣，取該樣于試管中，滴入幾滴澄清石灰水，如果該濾液中含有碳酸鈉，則碳酸鈉會與氫氧化鈉反應生成白色沉淀碳酸鈣；
故答案是：不正確，因為可能稀鹽酸量太少，未將NaOH完全消耗，不可能有CO₂氣體放出；能；
（4）設碳酸鈣、氫氧化鈉的質量分別為x，y．則
Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
106              100     80
100克×1.06%      x      y

106

100克×1.06%

=

100

x

，
解得，x=1克；

106

100克×1.06%

=

80

y

解得，y=0.8克；
則溶液中溶質的質量分數為：

0.8克

100克+101克-1克

×100%=0.4%；
答：過濾后所得溶液中溶質的質量分數0.4%．

點評：注意，計算（4）題時，要根據質量守恒定律來計算溶液的質量．