能力微专训4 氢氧化钙、氢氧化钠的变质探究
1.下列探究氢氧化钙固体是否变质的方法中,合理的是 ( )
A.加少量水溶解
B.滴加过量稀盐酸
C.高温煅烧
D.滴加无色酚酞溶液
2.有一瓶久置的氢氧化钠溶液,取水样于试管中滴加无色酚酞溶液,再滴加氯化钡溶液(呈中性),产生沉淀质量与滴加氯化钡溶液质量的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.a、b、c三点所对应的溶液都为红色
B.a点对应溶液中溶质为氯化钠和氢氧化钠
C.若b点对应溶液颜色为红色,则这瓶氢氧化钠溶液部分变质
D.取a点溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,有气泡产生,则这瓶氢氧化钠溶液全部变质
3.用U形管改进后的创新实验装置如图所示。同时取下U形管两端的橡胶塞,开始反应。下列说法正确的是 ( )
A.反应时,右边玻璃管液面上升速度快
B.将CO2换成CO,实验现象一样
C.反应一段时间后,往两烧杯中滴加酚酞,溶液都会变红
D.该装置可以验证二氧化碳与氢氧化钠发生了反应
4.(2024·莆田模拟)已知20 ℃时,氢氧化钠易溶于酒精,碳酸钠在酒精中几乎不溶解。20 ℃时,某同学利用下图所示微型实验验证CO2能与NaOH发生反应。打开止水夹,轻轻挤压软塑料瓶,观察实验现象,下列说法不正确的是 ( )
A.小玻璃瓶中导管口有气泡冒出
B.小玻璃瓶中有NaOH固体析出
C.应及时关闭止水夹,防止小玻璃瓶中的液体倒吸
D.实验结束后,将小玻璃瓶中的物质倒入足量水中,无固体剩余
5.(2023·宁德模拟)某长久暴露在空气中的生石灰固体,测得其中钙元素的质量分数为50%,取8 g该固体样品,向其中加入足量稀盐酸,使其完全溶解。下列说法错误的是 ( )
A.该固体可能变质为CaO和Ca(OH)2
B.该固体可能变质为Ca(OH)2和CaCO3
C.生成的CaCl2质量为11.1 g
D.加入稀盐酸后一定有气泡产生
6.对于无明显现象的化学反应,判断反应是否发生有两种探究思路。某兴趣小组设计下图实验对二氧化碳与氢氧化钠溶液是否发生反应进行探究。
Ⅰ.检验某种反应物消失
(1)写出甲中发生反应的化学方程式: 。
(2)证明二者发生反应的依据是什么 。
Ⅱ.检验有新物质生成
(3)请利用实验后甲中溶液,设计实验证明二者发生了反应: 。(简要叙述实验步骤及现象)
7.某碱石灰的主要成分为氧化钙和氢氧化钠的混合物,取一瓶久置的该碱石灰样品进行下图实验:
(1)若在步骤Ⅱ中观察到有气泡冒出,则滤液B中一定含有的溶质是① ,生成该物质的化学方程式为② ,滤液B中可能含有的溶质是③ 。
(2)若取少量步骤Ⅰ所得的白色沉淀A,加水振荡后静置,取上层清液滴加无色酚酞溶液,溶液变红,则滤液B中的溶质一定有 。
(3)另取一份碱石灰样品,向其中加入一定量稀盐酸,固体全部溶解,得到无色澄清溶液X,向溶液X中滴加无色酚酞溶液,溶液不变色。则溶液X中溶质的成分可能的情况是① ;② 。
8.为了提高实验探究能力,某化学兴趣小组的同学在老师的指导下,对一瓶久置出现变质硬化的氢氧化钙固体进行如下探究活动。
【探究活动一】探究硬化的氢氧化钙样品是否完全变质
(1)用化学方程式表示氢氧化钙变质的原因: 。
(2)检验氢氧化钙样品是否完全变质,进行如下实验:
实验步骤 实验现象 实验结论
取氢氧化钙样品少量,研细后加适量蒸馏水充分混合后静置, 该样品中还含有氢氧化钙
【探究活动二】测定样品中含有的变质固体(以下用R表示)的质量分数
取3 g部分变质的氢氧化钙样品与足量的稀盐酸反应,测量生成气体(气体不溶于植物油)的体积,从而计算出样品中R的质量,便可求出样品中R的质量分数。实验装置(气密性良好)如图1所示。
(3)将稀盐酸滴入样品中,产生气体的化学方程式为 ,反应一段时间后,当观察到 (填实验现象)时,才停止滴加稀盐酸。
(4)实验中量筒的作用是 。
(5)实验结束后,量筒内水的体积如图2所示,其读数为 mL。已知在该实验条件下,生成气体的密度为2 g·L-1,通过计算,样品中R的质量分数为 。
(6)上述图1所示实验装置和相关试剂,用来测定样品中R的质量分数是比较粗略的,请简要说明测定数据存在误差的原因: (写一个)。
9.(2024·福州模拟)实验室有一瓶标签残缺并且瓶盖没有完全密封的无色溶液(如图),某化学小组的同学经过询问老师后知道是NaCl、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种,为确认瓶中溶液的溶质成分,并判断是否变质,化学小组的同学进行了如下的探究活动:
【查阅资料】Ⅰ.BaCl2溶液呈中性;
Ⅱ.常温下,有关物质的溶解度如下表:
物质 NaCl NaOH Na2CO3 NaHCO3
常温下的 溶解度/g 36.0 109.0 21.5 9.6
(1)从上表可知,同学们认为该瓶溶液的溶质一定不是NaHCO3,因为 。
【进行实验】
(2)取少量样品,测得溶液的pH大于7,则该瓶溶液中的溶质一定不是 (填化学名称)。
(3)同学们另取样品继续进行实验,实验过程如图所示:
①写出生成白色沉淀A的化学方程式: 。
②通过实验现象可以判断该瓶无色溶液中含有的溶质有 。
【获得结论】
(4)实验完成后,最终得到的结论:该瓶溶液原来的溶质是 且已经变质。变质的原因是 (用化学方程式表示)。
(5)【拓展应用】
①下列试剂能替代实验中的无色酚酞溶液,通过相应的现象也能达到实验目的的是 (填字母)。
A.CuCl2 B.HNO3
C.CO2 D.CuO
②要除去氢氧化钠溶液中混有的少量碳酸钠杂质,可选择滴加适量的 (填字母)。
A.Ba(OH)2溶液
B.BaCl2溶液
C.CaCl2溶液
D.稀盐酸
答案
1.B
2.C 【解析】A.根据图像,a点以后沉淀还在继续增加,说明a点碳酸钠未反应完全,此时溶液呈碱性,无色酚酞溶液会变红,b、c点分别为碳酸钠恰好完全反应和氯化钡过量,此时溶液可能为中性也可能为碱性,溶液不一定为红色,错误;B.根据图像,a点以后沉淀还在继续增加,说明a点碳酸钠未反应完全,则溶液中的溶质一定有碳酸钠和氯化钠,可能有氢氧化钠,错误;C.加入氯化钡,有沉淀生成,说明溶液中含有碳酸钠,即氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,b点沉淀质量达到最大,此时碳酸钠反应完全,若b点对应溶液颜色为红色,则说明溶液中还有氢氧化钠,说明这瓶氢氧化钠溶液部分变质,正确;D.根据图像,a点以后沉淀还在继续增加,说明a点碳酸钠未反应完全,取a点溶液于试管中,滴加足量稀盐酸有气泡产生,即碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,只能说明溶液中含有碳酸钠,由于氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水,该反应无明显现象,所以无法判断溶液中是否有氢氧化钠,即无法判断氢氧化钠溶液是否全部变质,错误。
3.D 【解析】A.氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,二氧化碳能溶于水,与水反应生成碳酸,对比可知左侧消耗二氧化碳更多,液面上升速度更快,错误。B.一氧化碳难溶于水,且不和氢氧化钠反应,无明显现象,错误。C.左侧生成碳酸钠,碳酸钠溶液呈碱性,能使酚酞变色;右侧生成碳酸,不能使酚酞变色,错误。D.由图可知,左侧烧杯中的氢氧化钠溶液与右侧烧杯中的水体积相等,二者形成对比实验,氢氧化钠可以与二氧化碳反应,二氧化碳能溶于水,但最后左右液面上升速度不一样,左侧快,说明氢氧化钠确实和二氧化碳发生了反应,正确。
4.B 【解析】A.打开止水夹,轻轻挤压软塑料瓶,气体进入小玻璃瓶中,则小玻璃瓶中导管口有气泡冒出,正确。B.二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,小玻璃瓶中氢氧化钠的质量减少,小玻璃瓶中没有NaOH固体析出;20 ℃时,氢氧化钠易溶于酒精,碳酸钠在酒精中几乎不溶解,则小玻璃瓶中有碳酸钠固体析出,错误。C.打开止水夹,轻轻挤压软塑料瓶,瓶内二氧化碳气体体积减小,软塑料瓶内压强减小,应及时关闭止水夹,防止小玻璃瓶中的液体倒吸,正确;D.碳酸钠、氢氧化钠均易溶于水,实验结束后,将小玻璃瓶中的物质倒入足量水中,无固体剩余,正确。
5.A 【解析】A.根据D选项中的计算可知,该固体可能变质为氢氧化钙和碳酸钙,错误;B.根据D选项中的计算可知,该固体可能变质为氢氧化钙和碳酸钙,正确;C.该固体中钙元素的质量为8 g×50%=4 g,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类和质量不变,固体中的钙元素完全转化到了氯化钙中,则生成的氯化钙的质量为4 g÷×100%=11.1 g,正确;D.氧化钙中钙元素的质量分数为×100%≈71.4%,氢氧化钙中钙元素的质量分数为×100%≈54.1%,碳酸钙中钙元素的质量分数为×100%=40%,该固体样品中钙元素的质量分数为50%,故该固体中一定含碳酸钙,加入足量稀盐酸,碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,故一定有气泡产生,正确。
6.(1)2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
(2)甲中试管内液面上升高度大于乙
(3)取少量实验后甲中溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,观察到有气泡产生(合理即可)
【解析】(1)甲中发生的反应是氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,反应的化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。
(2)甲中试管内液面上升高度大于乙,说明甲中的二氧化碳除了溶于水外,还和氢氧化钠发生了反应。
(3)要验证二氧化碳和氢氧化钠发生了反应,可以取少量实验后甲中溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,观察到有气泡产生,说明有新物质生成(合理即可)。
7.(1)①碳酸钠(或Na2CO3) ②CO2+2NaOHNa2CO3+H2O ③氢氧化钠(或NaOH)
(2)氢氧化钙、氢氧化钠[或NaOH、Ca(OH)2]
(3)①氯化钠和氯化钙 ②氯化钠、氯化钙、氯化氢
【解析】(1)NaOH能与空气中的CO2反应生成Na2CO3,Na2CO3能与盐酸反应生成CO2,滤液B中加入稀盐酸能产生气泡,说明滤液B中一定含有的溶质为Na2CO3;NaOH与CO2反应能生成Na2CO3,反应的化学方程式为CO2+2NaOHNa2CO3+H2O;若NaOH部分变质,则滤液中还可能含有NaOH。
(2)若取少量步骤Ⅰ所得的白色沉淀A,加水振荡后静置,取上层清液滴加无色酚酞溶液,溶液变红,则溶液呈碱性,CaO能与H2O反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2为微溶性物质,则反应后溶液中Ca(OH)2浓度较大析出,Ca(OH)2过量,Ca(OH)2能与Na2CO3反应生成CaCO3沉淀与NaOH,则滤液B中一定含有NaOH、Ca(OH)2。
(3)向反应后的溶液X中加入酚酞溶液,溶液不变色,则说明溶液不呈碱性,呈中性或酸性;当加入的HCl恰好反应完时,其中钠元素完全转化为NaCl,钙元素完全转化为CaCl2,溶质为CaCl2、NaCl,溶液呈中性;若HCl过量,则反应后溶液中的溶质为HCl、CaCl2、NaCl,溶液呈酸性。
8.【探究活动一】(1)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
(2)取少量上层清液,滴加1~2滴无色酚酞溶液 溶液变成红色
【探究活动二】(3)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ 无气泡产生
(4)根据进入量筒内水的体积,测量生成的CO2的体积
(5)165 25%
(6)无法考虑盐酸加入后烧瓶内物质所占体积的变化对测定数据产生的影响
【解析】(5)读数时视线要与凹液面的最低处保持水平,因此读数为165 mL,即0.165 L,二氧化碳的密度为2 g·L-1,因此二氧化碳的质量为0.33 g。设碳酸钙的质量分数为x,则样品中碳酸钙的质量为3x g。
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
100 44
3x g 0.33 g
=
x=25%
9.(1)碳酸氢钠的饱和溶液溶质质量分数在该温度下不能达到10%
(2)氯化钠
(3)①Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl ②NaOH、Na2CO3
(4)NaOH CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
(5)①A ②A
【解析】(1)根据计算可以知道,在20 ℃时饱和碳酸氢钠的质量分数为×100%≈8.8%<10%,所以能够排除碳酸氢钠。
(2)测定溶液的pH大于7,而氯化钠溶液呈中性,pH等于7,所以不可能是氯化钠。
(3)①过量的氯化钙可以检验并除尽碳酸钠,碳酸钠可以和氯化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠,产生白色沉淀的化学方程式是Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl。②滴加无色酚酞溶液,滤液变红,说明溶液呈碱性,还有氢氧化钠剩余,实验可以判断原无色溶液中含有的溶质有NaOH、Na2CO3。
(4)该瓶溶液原来的溶质是NaOH,并且部分变质,变质的原因用化学方程式表示为CO2+2NaOHNa2CO3+H2O。
(5)①实验2中检验无色溶液时,可以代替无色酚酞溶液的试剂是氯化铜溶液,这是因为氢氧化钠和其反应生成蓝色沉淀氢氧化铜。②A.氢氧化钡溶液会和碳酸钠反应,生成氢氧化钠和碳酸钡白色沉淀,过滤可以将沉淀除去;B.加入适量的氯化钡溶液时,氯化钡溶液会和碳酸钠反应,生成氯化钠和碳酸钡白色沉淀,引入了氯化钠这种新杂质;C.氯化钙溶液会和碳酸钠反应,生成氯化钠和碳酸钙白色沉淀,引入了氯化钠这种新杂质;D.氢氧化钠与稀盐酸反应生成氯化钠和水,除去了原物质,稀盐酸会和碳酸钠反应,生成氯化钠、水和二氧化碳,引入了氯化钠这种新杂质。
