Question

（2012?浦口区一模）对实验室制取CO₂反应后滤液的相关探究：
（1）块状石灰石和适量稀盐酸反应至气泡逸出不明显后，过滤，测得滤液的pH=2．则滤液呈

酸

性，滤液中所含的主要离子有

H⁺、Ca²⁺、Cl

．
（2）因后续实验需要，现要配制质量分数为26.5%的碳酸钠溶液200g，
①计算：需要碳酸钠固体的质量为

53

g；水的体积为

147

mL（水的密度近似看作1g/cm³）
②称量：调节托盘天平平衡后，将

烧杯

放在托盘天平的左盘，称量其质量．然后在右盘添加

砝码

．最后加碳酸钠固体，直至天平平衡．
③溶解：用量筒量取所需的水，倒入装有碳酸钠固体的烧杯里，用玻璃棒

搅拌

，使其溶解，并冷却至室温．
④存储：把配好的溶液装入试剂瓶，塞好橡皮塞并

贴上标签

，放到指定的地方．
（3）取50g滤液，逐滴滴入上述配制的碳酸钠溶液，并用pH数字探测仪连续监测，得曲线如图1[pH为纵坐标，时间s（秒）为横坐标]：

①写出AB段内有关化学方程式

Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑

，

CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑

，

Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl

．
②写出BC“平台”段现象

出现白色沉淀

．
③CD段上升的原因是：

碳酸钠溶液呈碱性，过量的碳酸钠溶液使溶液碱性增强

．
（4）根据上述实验测得的另一组数据绘制出如图2（纵坐标m是实验得到的沉淀或气体的质量，横坐标表示的是碳酸钠溶液质量），请计算出原滤液中氯化钙的质量分数．

Answer 1

分析：（1）实验室中用石灰石和稀盐酸反应来制取二氧化碳，该反应生成了氯化钙、水和二氧化碳；根据溶液的pH值和溶液的酸碱性的关系可以知道，pH=2的溶液为酸性溶液，可以据此解答该题；
（2）①计算时根据溶质质量分数的计算公式计算溶质和溶剂的质量；
②用天平称量物质时，应该将物品放在左盘，砝码放在右盘，可以据此解答；
③溶解时为了加速溶解，通常用玻璃棒搅拌来加速溶解；
④为了方便识别试剂，应该将试剂瓶贴上标签，可以据此解答；
（3）①根据上述分析可以知道，在溶液中含有氯化钙、盐酸，所以将碳酸钠溶液滴入溶液中，即AB段发生的反应为：碳酸钠和氯化钙溶液的反应、碳酸钙和盐酸反应、碳酸钠和盐酸的反应，可以据此写出它们反应的化学方程式；
②BC段的pH=7，且不再发生改变，则可以判断盐酸已被完全反应，即该段发生的反应为碳酸钠和氯化钙的反应，所以可以据此判断该段内的实验现象；
③CD段pH值升高，说明溶液中的氯化钙已被完全反应，而碳酸钠溶液呈碱性，可以据此解答该题；
（4）盐酸和碳酸钠反应生成气体，而沉淀为碳酸钠和氯化钙的反应生成的，但是碳酸钙可以溶于盐酸中，所以必须把盐酸消耗完全才能生成碳酸钙沉淀，结合图中数据可以知道当滴入10g碳酸钠溶液时盐酸被消耗完毕，即开始产生了沉淀，最后生成沉淀的质量为5g，可以据此结合化学方程式求算出氯化钙的质量．进而完成解答即可．

解答：解：（1）实验室中用石灰石和稀盐酸反应来制取二氧化碳，该反应生成了氯化钙、水和二氧化碳，其中氯化钙在溶液中以钙离子和氯离子的形式存在，而水以水分子的形式存在，二氧化碳逸出；根据溶液的pH值和溶液的酸碱性的关系可以知道，pH=2的溶液为酸性溶液；
（2）①现要配制质量分数为26.5%的碳酸钠溶液200g，需要碳酸钠固体的质量为：200g×26.5%=53g；水的质量为：200g-53g=147g，即为147mL；
②用天平称量物质时，对于有腐蚀性的固体应该在烧杯中称量，应该将烧杯放在左盘，然后将砝码放在右盘，调节游码，向左盘加入药品直至天平平衡；
③溶解时为了加速溶解，通常用玻璃棒搅拌来加速溶解；
④为了方便识别试剂，应该将试剂瓶贴上标签；
（3）①根据上述分析可以知道，在溶液中含有氯化钙、盐酸，所以将碳酸钠溶液滴入溶液中，即AB段发生的反应为：碳酸钠和氯化钙溶液的反应、碳酸钙和盐酸反应、碳酸钠和盐酸的反应，可以据此写出它们反应的化学方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑、CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑、Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
②BC段的pH=7，且不再发生改变，则可以判断盐酸已被完全反应，即该段发生的反应为碳酸钠和氯化钙的反应，所以产生的实验现象为产生白色沉淀；
③CD段pH值升高，说明溶液中的氯化钙已被完全反应，而碳酸钠溶液呈碱性，当氯化钙反应完后继续滴加碳酸钠溶液，溶液会显碱性，故pH会逐渐增大．
（4）盐酸和碳酸钠反应生成气体，而沉淀为碳酸钠和氯化钙的反应生成的，但是碳酸钙可以溶于盐酸中，所以必须把盐酸消耗完全才能生成碳酸钙沉淀，结合图中数据可以知道当滴入10g碳酸钠溶液时盐酸被消耗完毕，即开始产生了沉淀，最后生成沉淀的质量为5g；
设氯化钙的质量为x，则：
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
      111     100
      x       5g

111

100

=

x

5g

解得：x=5.55g
原滤液中氯化钙的质量分数为：

5.55g

50g

×100%=11.1%．
答：原滤液中氯化钙的质量分数为11.1%．
故答案为：（1）酸；H⁺、Ca²⁺、Cl^-；
（2）①53；147；
②烧杯；砝码；
③搅拌；
④贴上标签；
（3）①Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
②出现白色沉淀；
③碳酸钠溶液呈碱性，过量的碳酸钠溶液使溶液碱性增强；
（4）11.1%．

点评：解答这类题目时，首先，赏析问题情景，找到实验探究的反应原理，以及计算所要用到的数据；再根据实验的反应原理，利用所称取的样品进行实验探究，分析推断出该物质的组成成分；然后，根据化学方程式计算出该样品中某一成分的质量；然后，将所求的该成分的质量除以所取样品的质量，再乘以100%，得出所要探究的物质中该成分的含量；进而推算出其它成分的含量．