Question

（2013?鹽城一模）紅棗包裝中常使用一種袋裝防腐劑，品名為“504雙吸劑”，其標簽如圖所示．同學們對一包久置的“504雙吸劑”固體樣品很好奇，設計實驗進行探究．
[提出問題]久置固體的成分是什么？
[查閱資料]鐵與氯化鐵溶液在常溫下發(fā)生反應生成氯化亞鐵．
[作出猜想]久置固體中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃．
[實驗探究1]甲同學的方案：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
（1）取少量固體放于試管中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液滴加無色酚酞溶液	固體溶解時試管外壁發(fā)燙，試管底部有不溶物，溶液變紅．	固體中一定含有 CaO 和氫氧化鈣．
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的 稀鹽酸 ．	固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液．	固體中一定含有 Fe ，一定不含F(xiàn)e2O3
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中	澄清的石灰水變渾濁	固體中一定含有CaCO3

[實驗質疑]
（1）乙同學認為甲同學的實驗中不能得出一定含Ca（OH）₂的結論，理由是

氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣也能使無色酚酞變紅，不能確定原固體中是否含有氫氧化鈣

．
（2）丙同學認為甲同學的實驗并不能得出一定不含F(xiàn)e₂O₃的結論，理由是

因為氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色

．
[實驗探究2]乙、丙同學設計如下實驗方案繼續(xù)驗證：

（1）乙、丙同學實驗中又能得出固體樣品中一定還含有

Fe₂O₃

，仍有一種物質不能確定，該物質是

Ca（OH）₂

．
（2）乙、丙同學又經(jīng)過實驗測得上述3.9g殘留固體中含鈣物質的總質量為2.3g，濾渣B中CaCO₃的質量為1.0g，濾渣C的質量為2.0g．
[實驗結論]綜合上述實驗及所給數(shù)據(jù)：
（1）判斷久置固體的成分是

Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃

．
（2）計算上述殘留固體中氧化鈣的質量分數(shù)（寫出計算過程，精確到0.1）．

Answer 1

分析：【實驗探究1】固體溶解時放出大量熱，根據(jù)生石灰溶于水生成熟石灰放出大量的熱，由此可以判斷固體中一定含有氧化鈣；但氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣也能使無色酚酞變紅，不能確定原固體中是否含有氫氧化鈣；
取少量固體放于試管中，滴加足量的稀鹽酸，固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液，固體中一定含有鐵，不一定不含F(xiàn)e₂O₃，根據(jù)信息氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色堿性分析；
根據(jù)結論碳酸鈣可以和稀鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳描述現(xiàn)象；
【實驗探究2】
由乙丙同學的設計方案可知：磁鐵吸引了鐵粉，②中濾液A中的氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣白色沉淀和氫氧化鈉；取濾渣B于試管中，加入適量稀鹽酸，有氣泡冒出，溶液變?yōu)辄S色，說明含有碳酸鈣和氧化鐵；
仍有一種物質氫氧化鈣不能確定，經(jīng)過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質的總質量為2.3g，而濾渣B中CaCO₃的質量為1.0g，濾渣C的質量為2.0g，根據(jù)鈣元素的質量和殘留固體中含鈣物質的總質量進行比較得出結論．

解答：解：【實驗探究1】甲同學的方案：
（1）取少量固體放于試管中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液滴加無色酚酞溶液，固體溶解時試管外壁發(fā)燙，說明一定含有氧化鈣，氧化鈣溶于水放出大量的熱，試管底部有不容物，溶液變紅，不一定含有氫氧化鈣，因為氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，也能使酚酞試液變紅；
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的稀鹽酸，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液，固體中一定含有鐵，不一定不含F(xiàn)e₂O₃，因為氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色；
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中，石灰水變渾濁，說明固體中一定含有碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳使石灰水變渾濁；
【實驗探究2】
（1）由乙丙同學的設計方案可知：磁鐵吸引了鐵粉；固體溶于水后，濾液A中的氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣白色沉淀和氫氧化鈉，化學方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）對濾渣B的探究：①取濾渣B于試管中，加入足量稀鹽酸，有氣泡冒出，溶液變?yōu)辄S色，說明一定含有碳酸鈣和氧化鐵，碳酸鈣與鹽酸反應產(chǎn)生氣泡，氧化鐵與鹽酸反應產(chǎn)生氯化鐵溶于水呈黃色．
由乙丙同學的實驗還不能確定一定含有氫氧化鈣，因為氧化鈣與水反應生成了氫氧化鈣．
【實驗結論】（1）經(jīng)過實驗測得上述殘留固體中含鈣物質的總質量為2.3g，而濾渣B中CaCO₃的質量為1.0g，濾渣C的質量為2.0g，即鈣元素質量是：3.0g×

40

100

×100%=1.2g，2.3g＞1.2g，因此一定有氫氧化鈣，即久置固體的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
（2）解：設殘留固體中氧化鈣的質量為x．根據(jù)鈣元素的質量守恒可知：殘留固體里CaO和Ca（OH）₂中鈣元素的質量之和與濾渣C中鈣元素的質量相等．即：

40

56

x+（2.3g-1.0g-x）×

40

74

=2.0g×

40

100

    解得：x=0.56g
則：殘留固體中氧化鈣的質量分數(shù)為：

0.56g

3.9g

×100%=14.4%．
故答案為：【實驗探究1】
甲同學的方案：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
（1）取少量固體放于試管中，加足量蒸餾水溶解，靜置后取上層清液滴加無色酚酞溶液	固體溶解時試管外壁發(fā)燙，試管底部有不溶物，溶液變紅．	固體中一定含有  CaO   和氫氧化鈣．
（2）另取少量固體放于試管中，滴加足量的    稀鹽酸．	固體逐漸消失，有大量無色氣體產(chǎn)生，得到淺綠色溶液．	固體中一定含有  Fe，一定不含F(xiàn)e2O3
（3）將步驟（2）中產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中	澄清的石灰水變渾濁	固體中一定含有CaCO3

【實驗質疑】
（1）氧化鈣與水反應生成的氫氧化鈣也能使無色酚酞變紅，不能確定原固體中是否含有氫氧化鈣．
（2）因為氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，溶液也是淺綠色．
【實驗探究2】
（1）Fe₂O₃，Ca（OH）₂．
【實驗結論】
（1）Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
（2）解：設殘留固體中氧化鈣的質量為x．根據(jù)鈣元素的質量守恒可知：殘留固體里CaO和Ca（OH）₂中鈣元素的質量之和與濾渣C中鈣元素的質量相等．即：

40

56

x+（2.3g-1.0g-x）×

40

74

=2.0g×

40

100

    解得：x=0.56g
則：殘留固體中氧化鈣的質量分數(shù)為：

0.56g

3.9g

×100%=14.4%．

點評：本題是對防腐劑的成分探究的實驗方案的評價，在對實驗設計方案的評價，要在兩個方面考慮，一是結合相關的知識分析方案是否可行，能否達到實驗目的：如氧化鈣和氫氧化鈣的堿性干擾等；二是設計的方法進行比較，那種方法更簡便．本考點主要出現(xiàn)在實驗題中．