Question

23、探究是一种重要的学习方式，是充分理解学科本质的基本途径．请你和化学兴趣小组的同学一起完成下面三个探究实验．
实验一：实验室常用的干燥剂“碱石灰”是CaO和固体NaOH的混合物，极易与空气中水蒸气和CO₂反应而变质．兴趣小组的同学对一瓶久置的“碱石灰”作了如下探究：
（1） 猜想
猜想Ⅰ：没有变质，“碱石灰”只含有CaO、固体NaOH；
猜想Ⅱ：已完全变质，“碱石灰”全部变成了CaCO₃和Na₂CO₃．
（2） 实验
如图所示：

（3） 判断
a．若Ca（OH）₂、CaCO₃和Na₂CO₃投入到水中不会放热，则由操作②现象判断：猜想Ⅱ

不成立

（填：成立、不成立）．
b．操作④发生化学反应的方程式为

CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O

；由操作⑤⑥的现象判断：滤液中含有

Na₂CO₃

（写化学式）；由此判断猜想Ⅰ

不成立

（填：成立、不成立）．
c．综合a和b的结论，判断该样品变质情况为

部分变质

．
（4） 拓展
由上述实验说明，实验室中“碱石灰”应

密封

保存．
实验二：向NaOH溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液显蓝色．
（1）提出问题：是什么粒子使紫色石蕊试液变蓝色呢？
（2）查找资料：NaOH溶液中存在的粒子有大量的H₂O、Na⁺、OH^-和极少量的H⁺．
（3）猜想：是大量的OH^-使紫色石蕊试液变蓝色．
（4）实验探究步骤及其说明：
①在一支干净试管中加入2mL蒸馏水，再滴入几滴紫色石蕊试液，溶液几乎不变色，说明

H₂O不能使石蕊试液变蓝色

；
②在一支干净试管中加入2mL氯化钠溶液，再滴入几滴紫色石蕊试液，溶液几乎不变色，说明

Na⁺不能使紫色石蕊试液变蓝色

；
③在一支干净试管中加入2mL

氢氧化钠

溶液，再滴入几滴紫色石蕊试液，溶液变蓝色，说明OH^-能使紫色石蕊试液变蓝色．
（5）结论：原假设

成立

．（填“成立”或“不成立”）
实验三：实验室的废液中，可能含有氯化铁、硫酸、氯化钠、碳酸钠和硝酸钡中的一种或多种．化学兴趣小组的同学对废液进行了如下试验：
（1）取废液观察，为无色溶液；
（2）取废液，向其中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀产生，继续加入稀硝酸，无明显现象；
（3）另取废液，向其中加入铁粉后，产生大量气泡．
根据以上试验现象可推断，废液中肯定含有

硫酸

，肯定不含有

氯化铁、碳酸钠、硝酸钡

．
通过实验还不能确定是否含有的物质是

氯化钠

．为了确定它是否存在，同学们设计了下面的实验方案，请按同学们的思路填写表：

Answer 1

分析：实验一：（3）a．操作②表明放入水中时放出大量热，而猜想二中没有遇水放出热的物质；
b．由操作④，滤渣与稀盐酸反应放出气体，可判断滤渣为不溶性的碳酸盐；由操作⑤⑥的现象，滤液中含有可溶性碳酸盐；猜想I中不含碳酸盐；
c．综合a、b的分析，样品中含有遇水放出热的氧化钙或氢氧化钠，同时也含有碳酸钠；
（4）通过探究可得知，碱石灰能吸收空气中二氧化碳而变质；
实验二：（4）①水由水分子构成，水呈中性不能使紫色石蕊变色；②氯化钠溶液含有钠离子，呈中性不能使紫色石蕊试液变色；③含有氢氧根离子的溶液呈碱性，能使紫色石蕊试液变蓝，氢氧化钠溶液中含有钠离子和氢氧根离子；
（5）通过三次对比实验的探究，可得出使紫色石蕊变蓝是由于溶液中存在氢氧根离子；
实验三：（3）含氯化铁的溶液呈黄色，硫酸与硝酸钡会生成硫酸钡沉淀而不能共存于同一溶液，硫酸钡为不溶于稀硝酸的白色沉淀而碳酸盐的沉淀都可与稀硝酸反应放出气体二氧化碳，铁的活动性处于H之前能与硫酸反应放出氢气；检验溶液中的氯化钠，通常采取滴加硝酸后再滴稀硝酸，若出现白色沉淀则可证明溶液中含有氯离子；为排除硫酸的干扰就先加足量硝酸钡把溶液中的硫酸全部反应．

解答：解：实验一：（3）a．猜想二中的两种物质遇水不能放出热量，与实验操作②的事实不符，故猜想不成立；
故答案为：不成立；
b．操作④，碳酸钙与滴加的稀盐酸发生反应，生成氯化钙、水和二氧化碳；操作⑤⑥的现象表明溶液中含有碳酸盐，根据碱石灰的组成可判断该碳酸盐为碳酸钠；综合④⑤⑥操作的实验现象，可判断固体样品中含有碳酸钠，而猜想I为氧化钙和氢氧化钠，故猜想I不成立；
故答案为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；Na₂CO₃；不成立；
c．操作②得出样品中含有遇水放出热量的氧化钙或氢氧化钠，操作④⑤⑥得出样品含有碳酸钠，因此可判断样品部分变质；
故答案为：部分变质；
（4）为防止碱石灰因吸收空气中二氧化碳而变质，碱石灰应密封保存；
故答案为：密封；
实验二：①滴入蒸馏水中的紫色石蕊试液不变色，说明使石蕊发生颜色变化的不是水分子；
故答案为：H₂O不能使石蕊试液变蓝色；
②滴入氯化钠溶液的此色石蕊试液不变色，说明使石蕊发生颜色变化的不是钠离子；
故答案为：Na⁺不能使紫色石蕊试液变蓝色；
③滴入含有钠离子、氢氧根离子的溶液，紫色石蕊试液变蓝，可说明溶液中的氢氧根离子是变色的主要原因；
故答案为：氢氧化钠；
（5）对比三次实验，可得知溶液中的氢氧根离子使紫色石蕊试液变蓝，与猜想一致，故猜想成立；
故答案为：成立；
实验三：废液呈无色，说明废液中不含氯化铁、硫酸与硝酸钡不能同时存在于废液中；滴加氯化钡产生了不溶于稀硝酸的白色沉淀，可判断废液中一定含在硫酸，则一定不含硝酸钡和碳酸钠；加入铁粉产生大量气泡可说明废液中一定含硫酸；而氯化钠的存在与否不影响上述实验的现象出现，因此，废液中是否含有氯化钠需进一步实验；
故答案为：H₂SO₄；FeCl₃、Ba（NO₃）₂、Na₂CO₃；NaCl；
为检验废液中是否含有氯化钠，可采取滴加硝酸银检验溶液中氯离子，由于废液中的硫酸可能对检验带来影响，因此需先使用足量的硝酸钡除去废液中的硫酸；
故答案为：

实验操作步骤	实验现象	结论
（1）       硝酸钡 （2）       硝酸银	（2）没有白色沉淀出现

点评：通过控制溶液中的共同离子进行对比实验，可检验溶液中的微粒对溶液性质的影响，做出影响溶液性质的微粒的判断．