Question

红枣包装中常使用一种袋装防腐剂，品名为“504双吸剂”，其标签如图所示．同学们对一包久置的“504双吸剂”固体样品很好奇，设计实验进行探究．
[提出问题]久置固体的成分是什么？
[查阅资料]铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁．
[作出猜想]久置固体中可能含有Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂和CaCO₃．
[实验探究1]甲同学的方案：

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量固体放于试管中，加足量蒸馏水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液	固体溶解时试管外壁发烫，试管底部有不溶物，溶液变红．	固体中一定含有______ 和氢氧化钙．
（2）另取少量固体放于试管中，滴加足量的______．	固体逐渐消失，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液．	固体中一定含有______，一定不含Fe2O3
（3）将步骤（2）中产生的气体通入到澄清的石灰水中	______	固体中一定含有CaCO3

[实验质疑]
（1）乙同学认为甲同学的实验中不能得出一定含Ca（OH）₂的结论，理由是______．
（2）丙同学认为甲同学的实验并不能得出一定不含Fe₂O₃的结论，理由是______．
[实验探究2]乙、丙同学设计如下实验方案继续验证：

（1）乙、丙同学实验中又能得出固体样品中一定还含有______，仍有一种物质不能确定，该物质是______．
（2）乙、丙同学又经过实验测得上述3.9g残留固体中含钙物质的总质量为2.3g，滤渣B中CaCO₃的质量为1.0g，滤渣C的质量为2.0g．
[实验结论]综合上述实验及所给数据：
（1）判断久置固体的成分是______．
（2）计算上述残留固体中氧化钙的质量分数（写出计算过程，精确到0.1）．

Answer 1

【答案】分析：【实验探究1】固体溶解时放出大量热，根据生石灰溶于水生成熟石灰放出大量的热，由此可以判断固体中一定含有氧化钙；但氧化钙与水反应生成的氢氧化钙也能使无色酚酞变红，不能确定原固体中是否含有氢氧化钙；
取少量固体放于试管中，滴加足量的稀盐酸，固体逐渐消失，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，固体中一定含有铁，不一定不含Fe₂O₃，根据信息氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色碱性分析；
根据结论碳酸钙可以和稀盐酸反应产生二氧化碳描述现象；
【实验探究2】
由乙丙同学的设计方案可知：磁铁吸引了铁粉，②中滤液A中的氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠；取滤渣B于试管中，加入适量稀盐酸，有气泡冒出，溶液变为黄色，说明含有碳酸钙和氧化铁；
仍有一种物质氢氧化钙不能确定，经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为2.3g，而滤渣B中CaCO₃的质量为1.0g，滤渣C的质量为2.0g，根据钙元素的质量和残留固体中含钙物质的总质量进行比较得出结论．
解答：解：【实验探究1】甲同学的方案：
（1）取少量固体放于试管中，加足量蒸馏水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液，固体溶解时试管外壁发烫，说明一定含有氧化钙，氧化钙溶于水放出大量的热，试管底部有不容物，溶液变红，不一定含有氢氧化钙，因为氧化钙和水反应生成氢氧化钙，也能使酚酞试液变红；
（2）另取少量固体放于试管中，滴加足量的稀盐酸，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液，固体中一定含有铁，不一定不含Fe₂O₃，因为氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色；
（3）将步骤（2）中产生的气体通入到澄清的石灰水中，石灰水变浑浊，说明固体中一定含有碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应产生二氧化碳使石灰水变浑浊；
【实验探究2】
（1）由乙丙同学的设计方案可知：磁铁吸引了铁粉；固体溶于水后，滤液A中的氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙白色沉淀和氢氧化钠，化学方程式为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）对滤渣B的探究：①取滤渣B于试管中，加入足量稀盐酸，有气泡冒出，溶液变为黄色，说明一定含有碳酸钙和氧化铁，碳酸钙与盐酸反应产生气泡，氧化铁与盐酸反应产生氯化铁溶于水呈黄色．
由乙丙同学的实验还不能确定一定含有氢氧化钙，因为氧化钙与水反应生成了氢氧化钙．
【实验结论】（1）经过实验测得上述残留固体中含钙物质的总质量为2.3g，而滤渣B中CaCO₃的质量为1.0g，滤渣C的质量为2.0g，即钙元素质量是：3.0g××100%=1.2g，2.3g＞1.2g，因此一定有氢氧化钙，即久置固体的成分是：Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
（2）解：设残留固体中氧化钙的质量为x．根据钙元素的质量守恒可知：残留固体里CaO和Ca（OH）₂中钙元素的质量之和与滤渣C中钙元素的质量相等．即：
x+（2.3g-1.0g-x）×=2.0g×    解得：x=0.56g
则：残留固体中氧化钙的质量分数为：×100%=14.4%．
故答案为：【实验探究1】
甲同学的方案：

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量固体放于试管中，加足量蒸馏水溶解，静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液	固体溶解时试管外壁发烫，试管底部有不溶物，溶液变红．	固体中一定含有  CaO   和氢氧化钙．
（2）另取少量固体放于试管中，滴加足量的    稀盐酸．	固体逐渐消失，有大量无色气体产生，得到浅绿色溶液．	固体中一定含有  Fe，一定不含Fe2O3
（3）将步骤（2）中产生的气体通入到澄清的石灰水中	澄清的石灰水变浑浊	固体中一定含有CaCO3

【实验质疑】
（1）氧化钙与水反应生成的氢氧化钙也能使无色酚酞变红，不能确定原固体中是否含有氢氧化钙．
（2）因为氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液也是浅绿色．
【实验探究2】
（1）Fe₂O₃，Ca（OH）₂．
【实验结论】
（1）Fe、Fe₂O₃、CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃．
（2）解：设残留固体中氧化钙的质量为x．根据钙元素的质量守恒可知：残留固体里CaO和Ca（OH）₂中钙元素的质量之和与滤渣C中钙元素的质量相等．即：x+（2.3g-1.0g-x）×=2.0g×    解得：x=0.56g
则：残留固体中氧化钙的质量分数为：×100%=14.4%．
点评：本题是对防腐剂的成分探究的实验方案的评价，在对实验设计方案的评价，要在两个方面考虑，一是结合相关的知识分析方案是否可行，能否达到实验目的：如氧化钙和氢氧化钙的碱性干扰等；二是设计的方法进行比较，那种方法更简便．本考点主要出现在实验题中．