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15.某同学进行实验探究时,欲配制10%的Ba(OH)2溶液,但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2试剂.在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解,烧杯中存在未溶物.为探究原因,该同学查得Ba(OH)2在20℃时的溶解度2.1g.
(1)烧杯中未溶物仅为BaCO3,理由是Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2O(用化学方程式表示).
(2)假设试剂由大量Ba(OH)2和少量BaCO3组成,设计实验方案,进行成分检验,在表格中写出实验步骤、预期现象和结论.
限选试剂及仪器:稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、CuCl2溶液、烧杯、试管、带塞导气管、滴管.
实验步骤预期现象和结论
步骤1:取适量试剂于洁净烧杯中,加入足量蒸馏水,充分搅拌,静置,过滤,得滤液和沉淀.

步骤2:取适量滤液于试管中,滴加稀硫酸.
有①生成,说明有Ba2+.
步骤3:取适量步骤1中的沉淀于试管中,滴加稀盐酸,用带塞导气管塞紧试管,把导气管插入装有澄清石灰水的烧杯中.试管中有②产生,烧杯中
③,结合步骤2说明沉淀是BaCO3.
步骤4:取适量滤液于试管中,滴加④.试管中有蓝色沉淀生成,说明滤液中有大量的OH-,综合上面步骤可知试剂由大量Ba(OH)2和少量BaCO3组成,假设成立.
(3)在20℃室温下,不能(选填“能”或“不能”)配制10%的Ba(OH)2溶液.

分析 (1)氢氧化钡能和空气中的二氧化碳反应生成白色沉淀碳酸钡和水;
(2)氢氧化钡和稀硫酸反应生成白色沉淀硫酸钡和水;
碳酸钡和稀盐酸反应生成氯化钡、水和二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊;
氢氧根离子能和铜离子结合成蓝色沉淀氢氧化铜;
(3)温度一定时,物质的饱和溶液中溶质质量分数最大.

解答 解:(1)烧杯中未溶物仅为BaCO3,理由是氢氧化钡和二氧化碳反应生成碳酸钡沉淀和水,反应的化学方程式为:Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2O.
故填:Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2O.
(2)实验过程如下表所示:

实验步骤预期现象和结论
步骤1:取适量试剂于洁净烧杯中,加入足量蒸馏水,充分搅拌,静置,过滤,得滤液和沉淀.

步骤2:取适量滤液于试管中,滴加稀硫酸.
有白色沉淀生成,说明有Ba2+.
步骤3:取适量步骤1中的沉淀于试管中,滴加稀盐酸,用带塞导气管塞紧试管,把导气管插入装有澄清石灰水的烧杯中.试管中有气泡产生,烧杯中
澄清石灰水变浑浊,结合步骤2说明沉淀是BaCO3.
步骤4:取适量滤液于试管中,滴加氯化铜溶液.试管中有蓝色沉淀生成,说明滤液中有大量的OH-,综合上面步骤可知试剂由大量Ba(OH)2和少量BaCO3组成,假设成立.
(3)在20℃室温下,氢氧化钡的饱和溶液中溶质质量分数最大为:$\frac{2.1g}{100g+2.1g}$×100%=2.1%,因此不能配制10%的Ba(OH)2溶液.
故填:不能.

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现,因此要学会设计实验、观察实验、分析实验,为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础.

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