Question

探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，是充分理解學(xué)科本質(zhì)的基本途徑．請(qǐng)你和化學(xué)興趣小組的同學(xué)一起完成下面三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)室常用的干燥劑“堿石灰”是CaO和固體NaOH的混合物，極易與空氣中水蒸氣和CO₂反應(yīng)而變質(zhì)．興趣小組的同學(xué)對(duì)一瓶久置的“堿石灰”作了如下探究：
（1）猜想
猜想Ⅰ：沒(méi)有變質(zhì)，“堿石灰”只含有CaO、固體NaOH；
猜想Ⅱ：已完全變質(zhì)，“堿石灰”全部變成了CaCO₃和Na₂CO₃．
（2）實(shí)驗(yàn)
如圖所示：

（3）判斷
a．若Ca（OH）₂、CaCO₃和Na₂CO₃投入到水中不會(huì)放熱，則由操作②現(xiàn)象判斷：猜想Ⅱ______（填：成立、不成立）．
b．操作④發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式為_(kāi)_____；由操作⑤⑥的現(xiàn)象判斷：濾液中含有______（寫(xiě)化學(xué)式）；由此判斷猜想Ⅰ______（填：成立、不成立）．
c．綜合a和b的結(jié)論，判斷該樣品變質(zhì)情況為_(kāi)_____．
（4）拓展
由上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)室中“堿石灰”應(yīng)______保存．
實(shí)驗(yàn)二：向NaOH溶液中滴入紫色石蕊試液，溶液顯藍(lán)色．
（1）提出問(wèn)題：是什么粒子使紫色石蕊試液變藍(lán)色呢？
（2）查找資料：NaOH溶液中存在的粒子有大量的H₂O、Na⁺、OH^-和極少量的H⁺．
（3）猜想：是大量的OH^-使紫色石蕊試液變藍(lán)色．
（4）實(shí)驗(yàn)探究步驟及其說(shuō)明：
①在一支干凈試管中加入2mL蒸餾水，再滴入幾滴紫色石蕊試液，溶液幾乎不變色，說(shuō)明______；
②在一支干凈試管中加入2mL氯化鈉溶液，再滴入幾滴紫色石蕊試液，溶液幾乎不變色，說(shuō)明______；
③在一支干凈試管中加入2mL______溶液，再滴入幾滴紫色石蕊試液，溶液變藍(lán)色，說(shuō)明OH^-能使紫色石蕊試液變藍(lán)色．
（5）結(jié)論：原假設(shè)______．（填“成立”或“不成立”）
實(shí)驗(yàn)三：實(shí)驗(yàn)室的廢液中，可能含有氯化鐵、硫酸、氯化鈉、碳酸鈉和硝酸鋇中的一種或多種．化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)廢液進(jìn)行了如下試驗(yàn)：
（1）取廢液觀察，為無(wú)色溶液；
（2）取廢液，向其中滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，繼續(xù)加入稀硝酸，無(wú)明顯現(xiàn)象；
（3）另取廢液，向其中加入鐵粉后，產(chǎn)生大量氣泡．
根據(jù)以上試驗(yàn)現(xiàn)象可推斷，廢液中肯定含有______，肯定不含有______．
通過(guò)實(shí)驗(yàn)還不能確定是否含有的物質(zhì)是______．為了確定它是否存在，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)按同學(xué)們的思路填寫(xiě)表：

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
（1）取2ml廢液于試管中，向其中滴入足量的______溶液，靜置，取上層清液． （2）向清液中滴入幾滴______和幾滴稀HNO3．	（1）有白色沉淀生生 （2）______	廢液中不含有該物質(zhì)．

Answer 1

【答案】分析：實(shí)驗(yàn)一：（3）a．操作②表明放入水中時(shí)放出大量熱，而猜想二中沒(méi)有遇水放出熱的物質(zhì)；
b．由操作④，濾渣與稀鹽酸反應(yīng)放出氣體，可判斷濾渣為不溶性的碳酸鹽；由操作⑤⑥的現(xiàn)象，濾液中含有可溶性碳酸鹽；猜想I中不含碳酸鹽；
c．綜合a、b的分析，樣品中含有遇水放出熱的氧化鈣或氫氧化鈉，同時(shí)也含有碳酸鈉；
（4）通過(guò)探究可得知，堿石灰能吸收空氣中二氧化碳而變質(zhì)；
實(shí)驗(yàn)二：（4）①水由水分子構(gòu)成，水呈中性不能使紫色石蕊變色；②氯化鈉溶液含有鈉離子，呈中性不能使紫色石蕊試液變色；③含有氫氧根離子的溶液呈堿性，能使紫色石蕊試液變藍(lán)，氫氧化鈉溶液中含有鈉離子和氫氧根離子；
（5）通過(guò)三次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的探究，可得出使紫色石蕊變藍(lán)是由于溶液中存在氫氧根離子；
實(shí)驗(yàn)三：（3）含氯化鐵的溶液呈黃色，硫酸與硝酸鋇會(huì)生成硫酸鋇沉淀而不能共存于同一溶液，硫酸鋇為不溶于稀硝酸的白色沉淀而碳酸鹽的沉淀都可與稀硝酸反應(yīng)放出氣體二氧化碳，鐵的活動(dòng)性處于H之前能與硫酸反應(yīng)放出氫氣；檢驗(yàn)溶液中的氯化鈉，通常采取滴加硝酸后再滴稀硝酸，若出現(xiàn)白色沉淀則可證明溶液中含有氯離子；為排除硫酸的干擾就先加足量硝酸鋇把溶液中的硫酸全部反應(yīng)．
解答：解：實(shí)驗(yàn)一：（3）a．猜想二中的兩種物質(zhì)遇水不能放出熱量，與實(shí)驗(yàn)操作②的事實(shí)不符，故猜想不成立；
故答案為：不成立；
b．操作④，碳酸鈣與滴加的稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈣、水和二氧化碳；操作⑤⑥的現(xiàn)象表明溶液中含有碳酸鹽，根據(jù)堿石灰的組成可判斷該碳酸鹽為碳酸鈉；綜合④⑤⑥操作的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可判斷固體樣品中含有碳酸鈉，而猜想I為氧化鈣和氫氧化鈉，故猜想I不成立；
故答案為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O；Na₂CO₃；不成立；
c．操作②得出樣品中含有遇水放出熱量的氧化鈣或氫氧化鈉，操作④⑤⑥得出樣品含有碳酸鈉，因此可判斷樣品部分變質(zhì)；
故答案為：部分變質(zhì)；
（4）為防止堿石灰因吸收空氣中二氧化碳而變質(zhì)，堿石灰應(yīng)密封保存；
故答案為：密封；
實(shí)驗(yàn)二：①滴入蒸餾水中的紫色石蕊試液不變色，說(shuō)明使石蕊發(fā)生顏色變化的不是水分子；
故答案為：H₂O不能使石蕊試液變藍(lán)色；
②滴入氯化鈉溶液的此色石蕊試液不變色，說(shuō)明使石蕊發(fā)生顏色變化的不是鈉離子；
故答案為：Na⁺不能使紫色石蕊試液變藍(lán)色；
③滴入含有鈉離子、氫氧根離子的溶液，紫色石蕊試液變藍(lán)，可說(shuō)明溶液中的氫氧根離子是變色的主要原因；
故答案為：氫氧化鈉；
（5）對(duì)比三次實(shí)驗(yàn)，可得知溶液中的氫氧根離子使紫色石蕊試液變藍(lán)，與猜想一致，故猜想成立；
故答案為：成立；
實(shí)驗(yàn)三：廢液呈無(wú)色，說(shuō)明廢液中不含氯化鐵、硫酸與硝酸鋇不能同時(shí)存在于廢液中；滴加氯化鋇產(chǎn)生了不溶于稀硝酸的白色沉淀，可判斷廢液中一定含在硫酸，則一定不含硝酸鋇和碳酸鈉；加入鐵粉產(chǎn)生大量氣泡可說(shuō)明廢液中一定含硫酸；而氯化鈉的存在與否不影響上述實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象出現(xiàn)，因此，廢液中是否含有氯化鈉需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)；
故答案為：H₂SO₄；FeCl₃、Ba（NO₃）₂、Na₂CO₃；NaCl；
為檢驗(yàn)廢液中是否含有氯化鈉，可采取滴加硝酸銀檢驗(yàn)溶液中氯離子，由于廢液中的硫酸可能對(duì)檢驗(yàn)帶來(lái)影響，因此需先使用足量的硝酸鋇除去廢液中的硫酸；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
（1）硝酸鋇 （2）硝酸銀	（2）沒(méi)有白色沉淀出現(xiàn)

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)控制溶液中的共同離子進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可檢驗(yàn)溶液中的微粒對(duì)溶液性質(zhì)的影響，做出影響溶液性質(zhì)的微粒的判斷．