Question

20．為探究氫氧化鈣溶液和稀鹽酸反應所得溶液中溶質的成分，同學們通過測定了反應后溶液的pH，得到了如圖所示的pH曲線，請回答：

（1）由圖1可知該實驗操作是將稀鹽酸滴加到另一種溶液中；
（2）該反應的化學方程式為Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O；
（3）實驗過程中，取a、b、c三處反應后的溶液于三個燒杯中，但是忘了做標記，同學們通過設計方案（不再用測定pH的方法），探究三種樣品分別屬于哪處溶液．
【查閱資料】CaCl₂溶液顯中性，CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl．
【探究過程】
①分別取少量樣品于三支試管中，加入酚酞試液，觀察到其中一支試管內出現溶液由無色變成紅色的現象．結論：該樣品是a處溶液．
②為進一步確定b或c處溶液，又設計了如表方案：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
另取余下樣品少量于兩支試管中，分別滴加足量的Na2CO3溶液．	①只產生白色沉淀	該樣品為b處溶液．
	②先產生氣泡，后產生白色沉淀	該樣品為c處溶液，并推知溶液中的陽離子有Ca2+、H+

（4）如圖2，同學們做甲、乙、兩個中和反應實驗的探究．
①甲實驗恰好中和，則該溶液中的溶質是CaCl₂（化學式）．
②取乙反應后的溶液60.0g，滴加質量分數26.5%的Na₂CO₃溶液，如圖2丙，溶液pH的變化如圖3，請計算該溶液中CaCl₂的溶質質量分數18.5%（寫出計算過程，精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根據溶液的pH變化情況來分析；
（2）考慮酸堿中和生成鹽和水，根據反應原理來書寫；
（3）根據溶液的酸堿性以及碳酸鈉的化學性質來分析．物質之間發生化學反應時，可能恰好完全反應，也可能有的反應物有剩余；合理設計實驗，通過實驗現象可以判斷物質的組成情況．
（4）①根據鹽酸和氫氧化鈣的反應進行分析；
②反應后的溶液是氯化鈣溶液，和碳酸鈉溶液反應生成碳酸鈣沉淀，根據化學反應方程式進行分析計算；

解答 解：（1）由圖象可知，該溶液的pH由大到小，說明是向堿溶液中滴加酸，故填：稀鹽酸；
（2）因為氫氧化鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣和水；故其化學方程式為：Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O；
（3）【探究過程】
①根據圖可知：a處的溶液顯堿性，加入酚酞試液，觀察到其中一支試管內出現溶液由無色變成紅色的現象；故填：溶液由無色變成紅色；
②根據圖可知：b處溶液為氫氧化鈣與稀鹽酸恰好反應，生成氯化鈣中性溶液；而c處的溶液顯酸性，溶液中的溶質是氯化鈣和氯化氫，其中的陽離子是鈣離子和氫離子，溶液顯酸性，加入碳酸鈉后，先與稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體，當鹽酸完全反應后再與氯化鈣反應生成白色沉淀；
故答案為：

實驗步驟	實驗現象	結論
	只產生白色沉淀
	先產生氣泡，后產生白色沉淀	Ca2+、H+

（4）①鹽酸和氫氧化鈣的反應生成氯化鈣和水，恰好中和后，溶液中的溶質只有氯化鈣，故答案為：CaCl₂；
②由圖可知，碳酸鈉溶液的量到70g時，反應正好完成；氯化鈣和碳酸鈉的反應生成碳酸鈣和水，據題意，設參加反應的CaCl₂的質量為x，則
CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl    
111     106
 x     40g×26.5%
則$\frac{111}{x}=\frac{106}{40g×26.5%}$，解得：x=11.1g
該CaCl₂溶液的溶質質量分數為：$\frac{11.1g}{60g}$×100%≈18.5% 
故答案為：
（1）稀鹽酸；（2）Ca（OH）₂+2HCl═CaCl₂+2H₂O；
（3）①溶液由無色變成紅色．②

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
	只產生白色沉淀
	先產生氣泡，后產生白色沉淀	Ca2+、H+．

（4）①CaCl₂．②18.5%．

點評 本題考查了堿的化學性質，學生應熟悉堿的通性，并能利用信息結合堿的性質來解決問題，（1）中反應與圖象相結合，明確圖象中曲線的變化是解答的關鍵．