某化学研究性学习小组在做寻找新的催化剂课题时，发现将生锈的铁-优题课

石灰石是重要的化工原料。为研究石灰石的性质和用途进行如下探究。

Ⅰ．石灰石分解的探究

取三块形状大小相近的石灰石（长宽厚约为1cm×1cm×0.2cm），一块不加热，另两块分别在酒精灯和酒精喷灯（酒精化学式为C₂H₅OH）的火焰上加热2min（假设杂质加热时不发生变化）。探究过程如图所示，实验现象见表1。

表1 不同条件下的实验现象

实验组别	实验条件	试管B中的现象
甲	未加热	无明显现象
乙	酒精灯加热	呈浅红色
丙	酒精喷灯加热	呈红色

（1）通过甲、乙、丙三组对比实验，得出影响石灰石分解的因素是　　。

（2）丙组实验加热石灰石时，在火焰上方倒扣一个用澄清石灰水润湿的烧杯，石灰水变浑浊，出现浑浊的化学方程式为　　。此实验能否推断石灰石煅烧产生二氧化碳，并说明理由：　　。

（3）丙组实验中，向试管B中逐滴滴入稀盐酸，至红色恰好褪去，轻轻晃动试管，溶液自下而上又变为红色。解释产生上述现象的原因：　　。

（4）为检验丙组实验中的石灰石部分分解，设计实验：取研细后的粉末少许于试管中，

　　（补充完整实验方案）。

Ⅱ．石灰石煅烧温度的探究

【查阅资料】生石灰质量的优劣常采用“活性度”来街量。“活性度”的测定方法：取一定质量的生石灰，加入一定量的水，用指定浓度的盐酸中和，记录所消耗盐酸的体积数（单位为mL）。消耗盐酸的体积数越大，“活性度”越高。

某研究小组在电炉内煅烧石灰石样品，并测定煅烧产物（CaO）的活性度，数据见表2。

表2 不同条件下煅烧产物的活性度（mL）

煅烧时间/活性度/煅烧温度	1050℃	1100℃	1150℃	1200℃	1250℃	1300℃
12min	790	836	868	808	454	412
16min	793	856	871	845	556	530
20min	795	863	873	864	617	623

（5）石灰石煅烧的最佳温度范围为1100～1200℃的证据是　　。

Ⅲ．石灰石用途的探究

（6）石灰石是高炉炼铁的原料之一。石灰石能除去铁矿石中的SiO₂，同时能提高单位时间内生铁的产率。分析加入石灰石能提高生铁产率的原因：　　。

某兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和相关性质进行探究。

【气体制取】

（1）实验室用大理石与稀盐酸（1：2）制取二氧化碳的化学方程式为　　。

（2）稀盐酸（1：2）是指浓盐酸与水按体积比1：2进行混合所得的盐酸。已知所用浓盐酸中溶质的质量分数为37%，密度为1.19g/cm³；水的密度为1g/cm³。计算所得稀盐酸中溶质的质量分数（计算结果保留一位小数）。

【实验探究】用实验证明碳酸型饮料（如汽水）中含有二氧化碳。

兴趣小组同学用如图所示的装置进行实验：打开汽水瓶盖，立即塞上带导管的橡皮塞，将导管另一端伸入装有试剂的试管中。甲、乙两位同学分别用不同的试剂进行实验。

甲同学在试管中加入少量澄清石灰水，观察到试管内　　，由此得到结论：该汽水中含有二氧化碳。

乙同学在试管中加入少量紫色石蕊溶液，观察到试管内　　，乙同学认为也能得到甲同学的结论。

【评价反思】兴趣小组的同学对甲、乙两位同学的实验方案进行评价。

（1）丙同学认为甲同学的方案比较合理，其试管中发生反应的化学方程式为　　。

（2）丁同学质疑乙同学的方案不够严密，认为也可能是该汽水中的柠檬酸随气体进入试管，而引起紫色石蕊溶液的变色。兴趣小组的同学针对丁同学提出的质疑进行了如下探究：

①查阅资料：柠檬酸为无色晶体，易溶于水和酒精；常温稳定，熔点153℃，熔化后沸腾前分解，分解温度约为175℃；柠檬，柑橘等水果中含有柠檬酸。

②乙同学在自己实验的基础上，未增加任何试剂，接着进行了一步实验操作，该操作是　　，可观察到　　，该反应的化学方程式为　　。可以确认不是因为柠檬酸而引起紫色石蕊溶液的变色。

碳酸氢钠是一种应用广泛的盐，化学小组对其进行了探究。

（1）NaHCO₃可称为钠盐或碳酸氢盐，它是由Na⁺和　　（填离子符号）构成，医疗上能用于治疗胃酸（含有盐酸）过多症，反应的化学方程式为　　。

【提出问题】实验室中如何制取少量NaHCO₃？

【查阅资料】

材料一：侯氏制碱的原理：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O。

材料二：研究发现，NaHCO₃溶于水时吸收热量，Na₂CO₃溶于水时放出热量。

【实验制备】根据侯氏制碱原理设计如图1所示装置制取NaHCO₃。

反应结束后，将试管中的混合物过滤洗涤，低温烘干得白色固体。

（2）烧杯中冰水的作用是　　。

（3）能进一步确认该白色固体是NaHCO₃的实验方案是

　（须用到的仪器和药品：试管、温度计、水）。

（4）如图2中碳酸氢钠的溶解度在60℃后无数据的原因可能是　　。

【性质探究】

常温下，取一定量的NaHCO₃溶液于烧杯中，插入pH传感器，向烧杯中持续滴加CaCl₂溶液，有白色沉淀生成，当溶液的pH变为6.68时开始有无色气体产生。反应过程中溶液的pH随时间变化如图3所示。

【查阅资料】

材料三NaHCO₃溶于水后，少量的HCO₃^﹣能同时发生如下变化：

变化①：HCO₃^﹣+H₂O→H₂CO₃+OH^﹣；

变化②：HCO₃^﹣→CO₃²^﹣+H⁺。

材料四：溶液的酸碱性与溶液中H⁺和OH^﹣数目的相对大小有关。常温下，当单位体积溶液中OH^﹣的数目大于H⁺的数目时溶液的pH＞7，反之pH＜7；单位体积溶液中所含的H⁺数目越大，溶液的pH越小。

【交流反思】

（5）NaHCO₃溶液显　　（填“酸”“碱”或“中”）性，结合材料三、四从微观角度说明原因：　　。

（6）根据本实验，下列说法错误的是　　（填字母）。

a.pH＜6.68时生成的无色气体为CO₂

b.从0～30s，单位体积溶液中H⁺数目不断增大

c.不能用CaCl₂溶液鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液

学习了常见的酸、碱、盐后，同学们对碱的化学性质进行整理归纳，并在教师的指导下进行如下实验活动。

【验证实验】

序号	实验一	实验二	实验三	实验四
实验内容
实验现象	溶液变　　色	产生蓝色沉淀	无明显现象	无明显现象
分析与结论	Ca（OH）₂能与指示剂作用	反应的化学方程式为	无法确定是否发生反应	无法确定是否发生反应

【发现问题】

通过实验，同学们发现实验三、实验四无明显现象，无法确定是否发生了化学反应。于是继续进行探究。

【探究实验】

Ⅰ.取少量实验三中的剩余溶液，滴加　　溶液，溶液仍为无色，证明稀盐酸和Ca（OH）₂溶液发生了化学反应，判断依据是溶液中　　完全反应了。

Ⅱ.取少量实验四中的剩余溶液，滴加　　溶液（填盐类物质），观察到产生白色沉淀，证明CO₂和NaOH溶液发生了化学反应。

【拓展延伸】

同学们针对实验四又进行了如图所示的对比实验：将充满CO₂的两支相同的试管分别倒扣入盛有不同液体的两个烧杯中，根据试管内液面上升的高度不同，确定二者之间发生了反应。请在图中？处填上适当的内容。

【总结提升】

（1）通过上述实验验证了碱溶液的化学性质。

（2）没有明显现象的化学反应，可以通过检验反应物消失（或减少）或有新物质生成的方法证明反应发生。

某化学兴趣小组绘制碱的化学性质，设计实验如图：

同学们选取四种碱来验证碱的化学性质，设计实验如图：

（1）实验一能够观察到的明显现象是溶液由无色变为　　色；

（2）实验二澄清石灰水变浑浊，验证了上述知识网络图中碱能够与　　反应；

（3）实验三发生反应的化学方程式为　　；

（4）实验四产生白色沉淀，对反应后的物质进行过滤，并对滤液中溶质的成分产生了兴趣，经分析，滤液中一定有氢氧化钠，滤液一定显　　（选填“酸性”、“中性”或“碱性”）；

【提出问题】滤液中溶质除了氢氧化钠还有什么呢？同学们对滤液中溶质的成分进行了猜想和实验探究。

【猜想与假设】猜想一：溶质只有NaOH；

猜想二：溶质为NaOH和　　；

猜想三：溶质为NaOH和Ba（OH）₂。

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
a.取少量滤液于试管中，加入过量稀盐酸	无明显现象	由a、b两个实验的现象，得出猜想一正确
b.另取少量滤液于试管中，加入过量碳酸钠溶液		由a、b两个实验的现象，得出猜想一正确

【反思与评价】

Ⅰ.同学们经过讨论认为，如果只向滤液中加入过量的一种试剂，也能得出猜想一正确的结论，该试剂为　　；

Ⅱ.实验后的废液直接倒入下水道，会造成环境污染，需将废液处理后再排放。

实验操作	实验现象	实验结论
实验I：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5％的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象。		反应的文字表达式为：假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5％的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入 ,并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象。	无现象	假设二 (填“成立”或“不成立”)