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專項(xiàng)突破(九)　科學(xué)探究之酸堿鹽的性質(zhì) 1．生石灰常用作食品干燥劑，其包裝袋上除了標(biāo)明主要成分為生石灰外，還提醒人們注意：不可食用，不可浸水，不可開袋，兒童勿碰。 Ⅰ.華雪同學(xué)通過探究發(fā)現(xiàn)，某食品包裝袋中的生石灰干燥劑已經(jīng)變質(zhì)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(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)中加入的水必須是少量的，理由是____________________________________________________________________。 Ⅱ.甲、乙同學(xué)想知道剛從食品袋中取出的生石灰干燥劑的成分，進(jìn)行了如下探究： [提出問題] 生石灰干燥劑中含有哪些物質(zhì)？ [查閱資料] 工業(yè)上用高溫煅燒石灰石的方法來制取生石灰。 [猜想與假設(shè)] 猜想1：含有氧化鈣、氫氧化鈣； 猜想2：含有氧化鈣、碳酸鈣； 猜想3：含有氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣。 [活動(dòng)與探究] 甲、乙同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： 甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)：取少量樣品于試管中，加入適量水充分反應(yīng)后，再滴加幾滴無色酚酞溶液，可觀察到溶液呈紅色。 乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)：取少量樣品于試管中，加入足量的稀鹽酸，有無色、無味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使澄清石灰水變 渾濁。 [結(jié)論與反思] (1)猜想______(填“1”“2”或“3”)錯(cuò)誤。 (2)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________，溶液呈紅色的原因是________________________________________________________________________。 (3)乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式是________________________________________。 (4)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是多余的，是因?yàn)開____________________________________________________。 [總結(jié)與提升] (1)甲、乙同學(xué)最終無法確定該生石灰干燥劑的成分，實(shí)驗(yàn)失敗。華雪同學(xué)認(rèn)為，可以通過定量實(shí)驗(yàn)來確定。在定量實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要用到的實(shí)驗(yàn)操作是________。 (2)打開食品包裝袋后，生石灰干燥劑不宜繼續(xù)與食品放在一起，因?yàn)開_______________________________，會(huì)加速食品變質(zhì)。 (3)請(qǐng)寫出工業(yè)上制生石灰的化學(xué)方程式：________________________________。 2．研究鹽類物質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，甲、乙、丙三位同學(xué)分別向NaHCO3溶液中滴加石灰水，均產(chǎn)生白色沉淀。他們分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)自己過濾后的濾液中溶質(zhì)的成分進(jìn)行如下探究。 [實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備] 用一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaHCO3溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案提供參考。 NaHCO3 溶液 NaOH 溶液 Na2CO3 溶液 加入酚酞溶液 溶液變紅 現(xiàn)象Ⅰ 溶液變紅 加入CuSO4溶液 產(chǎn)生氣泡和藍(lán)色沉淀 現(xiàn)象Ⅱ 產(chǎn)生氣泡和藍(lán)色沉淀 加入CaCl2溶液 無明顯變化 無明顯變化 產(chǎn)生白色沉淀 加熱溶液至沸騰，將氣體通入澄清石灰水 澄清石灰水變渾濁 澄清石灰水無明顯變化 澄清石灰水無明顯變化 表中的現(xiàn)象Ⅰ為____________；現(xiàn)象Ⅱ?yàn)楫a(chǎn)生藍(lán)色沉淀，對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。 [查閱資料] (1)氯化鈣溶液顯中性。 (2)濾液中所含的溶質(zhì)有以下幾種可能： ①NaOH；②Na2CO3；③NaOH和Ca(OH)2；④Na2CO3和NaHCO3；⑤Na2CO3和NaOH。 [實(shí)驗(yàn)及分析] 甲同學(xué)：取少量濾液于試管中，滴加過量的稀鹽酸，產(chǎn)生大量無色氣泡，則濾液中的溶質(zhì)是Na2CO3。 乙同學(xué)：取少量濾液于試管中，向其中通入少量CO2，產(chǎn)生白色沉淀，則濾液中的溶質(zhì)是NaOH和Ca(OH)2。 丙同學(xué)：分別取少量濾液于兩支試管中，向一支試管中滴加CaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生；將另一支試管中的濾液加熱至沸騰，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，則濾液中的溶質(zhì)是Na2CO3和NaHCO3。 [反思與評(píng)價(jià)] (1)老師認(rèn)為乙、丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)論合理。 ①丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，加入CaCl2溶液的目的是____________________________。 ②根據(jù)乙同學(xué)的結(jié)論，NaHCO3溶液與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________。 (2)老師認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)論存在不足。丁同學(xué)通過以下實(shí)驗(yàn)幫助甲同學(xué)確認(rèn)了濾液中溶質(zhì)的成分。 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 __________________________________________________ __________________________________________________ 濾液中的溶質(zhì)是Na2CO3和NaOH (3)結(jié)合此次探究活動(dòng)，你認(rèn)為下列說法正確的是________(填序號(hào))。 a. 鹽溶液可能顯堿性 b. 化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物與反應(yīng)物的量有關(guān) c. 堿和鹽反應(yīng)一定生成另外一種堿和另外一種鹽 d. 判斷溶液混合后的成分不僅要考慮產(chǎn)物，還要考慮反應(yīng)物是否過量 3．某化學(xué)課堂圍繞“酸堿中和反應(yīng)”，將學(xué)生分成若干小組開展探究活動(dòng)。請(qǐng)你和他們一起完成以下實(shí)驗(yàn)探究。 [演示實(shí)驗(yàn)] 將一定量稀鹽酸加入到盛氫氧化鈣溶液的小燒杯中，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________。 [查閱資料] CaCl2溶液顯中性。 [提出問題] 實(shí)驗(yàn)中未觀察到明顯現(xiàn)象，部分同學(xué)產(chǎn)生了疑問：反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分是什么？ [猜想與假設(shè)] 針對(duì)疑問，甲組同學(xué)猜想如下。 猜想Ⅰ：只有CaCl2； 猜想Ⅱ：有__________； 猜想Ⅲ：有CaCl2和Ca(OH)2； 猜想Ⅳ：有CaCl2、HCl和Ca(OH)2。 乙組同學(xué)對(duì)以上猜想提出質(zhì)疑，認(rèn)為猜想Ⅳ不合理，其理由是__________________________。 [實(shí)驗(yàn)探究] 為了驗(yàn)證其余猜想，各小組進(jìn)行了下列三個(gè)方案的探究。 實(shí)驗(yàn)方案 滴加紫色石蕊溶液 通入CO2 滴加Na2CO3溶液 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ________ ________ 產(chǎn)生白色沉淀 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 溶液中含有Ca(OH)2 溶液中含有Ca(OH)2 溶液中含有Ca(OH)2 [得出結(jié)論] 通過探究，全班同學(xué)一致確定猜想Ⅲ是正確的。 [評(píng)價(jià)反思] (1)丙組同學(xué)認(rèn)為滴加Na2CO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，并不能證明溶液中一定含有Ca(OH)2，請(qǐng)你幫助他們說明原因：____________________________________________________。 (2)在分析反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的成分時(shí)，除了考慮生成物外，還需要考慮________________________________________________________________________。 4．[xx石景山二模] 某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)在向飽和碳酸鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸時(shí)，開始時(shí)未觀察到氣泡。 [提出問題] 開始時(shí)為什么沒有出現(xiàn)氣泡？ [查閱資料] 碳酸鈉溶液與稀鹽酸的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：其中第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，第二步為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)。 [進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一] 同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖Z9－1所示實(shí)驗(yàn)(裝置氣密性良好)。 圖Z9－1 實(shí)驗(yàn) 操作 現(xiàn)象 1 ①用注射器1向集氣瓶中緩慢注入少量的稀鹽酸，邊注入邊振蕩 細(xì)玻璃管中液柱略微升高 ②換注射器2從瓶中緩慢抽取氣體 澄清石灰水無明顯變化 2 ①用注射器1向集氣瓶中繼續(xù)注入稀鹽酸至較多氣泡產(chǎn)生 ______________ ②_______________________________________ 澄清石灰水變渾濁 (1)澄清石灰水變渾濁的化學(xué)方程式為________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)2中①的現(xiàn)象是________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)2中②的操作是________________________________。 (4)細(xì)玻璃管在實(shí)驗(yàn)中的作用是______________。 [進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二] 在老師的幫助下，同學(xué)們利用pH傳感器對(duì)相同濃度的碳酸鈉溶液(pH為12)、碳酸氫鈉溶液(pH為8.2)與鹽酸反應(yīng)時(shí)，pH的變化與鹽酸體積的關(guān)系進(jìn)行了測(cè)定，并做了如圖Z9－2所示的對(duì)比圖。 圖Z9－2 圖中各線段實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表： 溶液 線段 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 Na2CO3 AB 無氣泡 BC 有少量氣泡 CD 有大量氣泡 DE 幾乎無氣泡 NaHCO3 MN 立即有大量氣泡 NE 幾乎無氣泡 (5)在AB段，溶液中的溶質(zhì)有________________________________________________________________________。 (6)分析圖表，充分體現(xiàn)碳酸鈉與稀鹽酸第二步反應(yīng)的是________段。 [反思與評(píng)價(jià)] (7)若將碳酸鈉溶液逐滴滴加到鹽酸中，出現(xiàn)的現(xiàn)象是____________________________。 5．[xx朝陽一模] 某研究小組對(duì)自動(dòng)充氣氣球(如圖Z9－3)進(jìn)行下列探究。 圖Z9－3 [查閱資料] ①該氣球的充氣原理是：通過擠破液體包，使液體與白色粉末接觸產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)氣球自動(dòng)充氣； ②氯化鈣水溶液呈中性，碳酸鈉、碳酸氫鈉的水溶液均呈堿性； ③用一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaHCO3和Na2CO3溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下： NaHCO3溶液 Na2CO3溶液 加入澄清石灰水 溶液變渾濁 溶液變渾濁 加入CaCl2溶液 無明顯變化 溶液變渾濁 加熱溶液至沸騰，將氣體通入澄清石灰水 澄清石灰水變渾濁 澄清石灰水無明顯變化 探究1：液體包內(nèi)溶液的酸堿性 室溫時(shí)，用pH試紙測(cè)得溶液的pH＝3，則該溶液呈________性。 探究2：白色粉末的成分 [猜想與假設(shè)] 甲同學(xué)認(rèn)為是碳酸鈣；乙同學(xué)認(rèn)為是碳酸鈉；丙同學(xué)認(rèn)為是碳酸氫鈉；丁同學(xué)認(rèn)為是碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物。 [進(jìn)行實(shí)驗(yàn)] 圖Z9－4 (1)將少量白色粉末放入水中攪拌，觀察到____________，說明甲同學(xué)的猜想不正確。 (2)室溫時(shí)，分別向盛有碳酸氫鈉、碳酸鈉和白色粉末樣品的錐形瓶中注入等體積、足量的10%的鹽酸(裝置如圖Z9－4)，記錄如下表： 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 錐形瓶?jī)?nèi)物質(zhì) 最終得到CO2 體積/mL 名稱 質(zhì)量/g Ⅰ 碳酸氫鈉 0.10 V1 Ⅱ 碳酸鈉 0.10 V2 Ⅲ 白色粉末 a V1 [解釋與結(jié)論] (1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________。 (2)表中a＝________；V1________V2(填“＞”“＜”或“＝”)。 (3)上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論及判斷依據(jù)是________________________________________________________。 [反思與評(píng)價(jià)] 老師指出還可以采用更簡(jiǎn)單的方法得出與上述實(shí)驗(yàn)(3)相同的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)方案為__________________________________________________________________________________________。 參考答案 1．Ⅰ.水太多會(huì)起到降溫的作用，導(dǎo)致觀察不到放熱現(xiàn)象或放熱現(xiàn)象不明顯 Ⅱ.[結(jié)論與反思] (1)1　 (2)CaO＋H2O===Ca(OH)2　氫氧化鈣呈堿性，使無色酚酞溶液變紅 (3)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ (4)在有氧化鈣的情況下，加水溶解都會(huì)呈堿性 [總結(jié)與提升] (1)稱量 (2)生石灰吸收空氣中的水 (3)CaCO3CaO＋CO2↑ 2．[實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備] 溶液變紅　CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 [反思與評(píng)價(jià)] (1)①檢驗(yàn)Na2CO3是否存在　 ②NaHCO3＋Ca(OH)2===NaOH＋CaCO3↓＋H2O (2) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①取少量濾液于試管中，加入過量CaCl2溶液； ②過濾，向?yàn)V液中滴加過量CuSO4溶液 ①有白色沉淀生成； ②只產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 (3)abd [解析] [實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備] 根據(jù)酚酞遇堿性溶液變紅，可推知加入酚酞后的氫氧化鈉溶液變紅；氫氧化鈉與硫酸銅發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)有藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成，符合條件，可發(fā)生此反應(yīng)。[反思與評(píng)價(jià)] (1)①碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)會(huì)有白色沉淀生成，其他物質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生此現(xiàn)象，可鑒別出碳酸鈉的存在情況；②根據(jù)乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)，通入少量二氧化碳且結(jié)論是濾液成分為氫氧化鈉和氫氧化鈣，可知碳酸氫鈉相對(duì)氫氧化鈣來說量少，所以碳酸氫鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈉、碳酸鈣和水。(2)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)加過量鹽酸產(chǎn)生氣泡，猜想②④⑤都能產(chǎn)生此現(xiàn)象，需要補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氫氧化鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈉的存在情況，向?yàn)V液中加過量氯化鈣檢驗(yàn)是否有碳酸鈉，同時(shí)又可除去碳酸鈉，將沉淀過濾向?yàn)V液中加入過量硫酸銅溶液可檢驗(yàn)出濾液中含氫氧化鈉，同時(shí)，排除碳酸氫鈉的存在(現(xiàn)象為只產(chǎn)生藍(lán)色沉淀)。 3．[演示實(shí)驗(yàn)] 2HCl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2H2O [猜想與假設(shè)] CaCl2和HCl　HCl和Ca(OH)2不能共存 [實(shí)驗(yàn)探究] 石蕊溶液變藍(lán)　產(chǎn)生白色沉淀 [評(píng)價(jià)反思] (1)CaCl2與Na2CO3反應(yīng)也會(huì)生成白色沉淀，不能證明一定有Ca(OH)2存在 (2)反應(yīng)物是否過量 [解析] [演示實(shí)驗(yàn)] 稀鹽酸與氫氧化鈣溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HCl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2H2O。[猜想與假設(shè)] 當(dāng)稀鹽酸與氫氧化鈣溶液恰好完全反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)只有CaCl2；當(dāng)其中一種物質(zhì)有剩余時(shí)，溶質(zhì)可能為CaCl2和HCl或CaCl2和Ca(OH)2，不可能為CaCl2、HCl和Ca(OH)2，因?yàn)镠Cl和Ca(OH)2不能共存。 4．(1)CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　 (2)細(xì)玻璃管中液柱明顯升高 (3)換注射器2從瓶中緩慢抽取氣體　 (4)調(diào)節(jié)裝置內(nèi)壓強(qiáng)　 (5)NaCl、NaHCO3、Na2CO3 (6)CD　(7)立即產(chǎn)生大量氣泡 [解析] (2)用注射器1向集氣瓶中繼續(xù)注入稀鹽酸至較多氣泡產(chǎn)生，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，所以細(xì)玻璃管中液柱明顯升高。(3)瓶?jī)?nèi)充滿了稀鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成的二氧化碳，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“澄清石灰水變渾濁”，以及所給注射器2中裝有澄清石灰水，推斷是用注射器2抽取了瓶?jī)?nèi)的二氧化碳?xì)怏w。(4)瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，瓶?jī)?nèi)液體可以通過細(xì)玻璃管排出，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，空氣可以通過細(xì)玻璃管進(jìn)入瓶中，故細(xì)玻璃管可以調(diào)節(jié)裝置內(nèi)壓強(qiáng)。(5)根據(jù)題意和圖像可知，A點(diǎn)pH為12，故A點(diǎn)溶質(zhì)只有碳酸鈉，加入鹽酸后碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化鈉，根據(jù)已知，溶液中若只有碳酸氫鈉，pH為8.2，根據(jù)圖像可知，B點(diǎn)的pH大于8.2，推測(cè)溶液中不僅含有碳酸氫鈉和氯化鈉，還含有碳酸鈉。(6)碳酸鈉與稀鹽酸第二步反應(yīng)的特征就是有大量氣泡產(chǎn)生，因此符合條件的是CD段。(7)若將碳酸鈉溶液逐滴滴加到鹽酸中，因?yàn)辂}酸過量，碳酸鈉直接和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，因此會(huì)立刻觀察到有大量氣泡產(chǎn)生。 5．探究1：酸 探究2：[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)] 固體全部溶解 [解釋與結(jié)論] (1)NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑　 (2)0.10?。? (3)白色粉末的成分為碳酸氫鈉，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中等質(zhì)量的固體產(chǎn)生了等質(zhì)量的CO2 [反思與評(píng)價(jià)] 取待測(cè)樣品，加水溶解，向其中加入氯化鈣溶液，無明顯現(xiàn)象，則該白色粉末為碳酸氫鈉