【2015年四川省成都市】（9分）自来水厂净水过程的主要操作-优题课

有一包白色固体样品，可能是碳酸钠、硫酸钡、氢氧化钠、氯化钡中的一种或几种。为探究其成分，小燕老师取用一定量样品，加足量水溶解，过滤得到白色沉淀甲和无色滤液乙。
写出上述操作中可能发生反应的化学方程式：。
过滤时用到玻璃棒，玻璃棒的作用是。
【探究活动一】奋进小组探究白色沉淀甲的成分。

实验操作	实验现象	结论
取白色沉淀甲，滴加足量的稀硝酸	沉淀部分消失	白色沉淀甲中一定含有

【探究活动二】智慧小组探究白色固体样品中可能含有，设计了如下实验。

实验操作	实验现象	结论
实验Ⅰ	取适量无色滤液乙，加入碳酸钠溶液	无明显现象	无色滤液乙中一定不含
实验Ⅱ	步骤①：取适量无色滤液乙，加入过量的溶液，过滤	生成白色沉淀	原白色固体样品中一定存在该物质
步骤②：取步骤①中的滤液，滴加溶液

【反思】实验Ⅱ中步骤①加入过量试剂的目的是。
【结论】通过两个小组的共同探究，得出了原白色固体样品含有的成分。

闽东毗邻东海，海洋资源十分丰富．从海水中提取氯化钠并以氯化钠和水为原料制取氢氧化钠、氯气等物质的工艺流程图如下：

某兴趣小组进行如下实验：
【实验一】除去粗盐中的不溶性杂质
步骤一：用托盘天平称取5.0g粗盐，用药匙将该粗盐逐渐加入盛10mL水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，一直加到粗盐不再溶解为止．称量剩下的粗盐质量为1.4g
步骤二：经过过滤、蒸发，得到3.2g精盐．
（1）计算精盐的产率（保留一位小数）．
（2）该小组测得的产率偏低，可能的原因是．

A．

溶解时未充分搅拌

B．

蒸发时水分未蒸干

C．

蒸发时盐粒溅出蒸发皿

（3）步骤一、二的部分操作如图所示，其中错误的是（填字母序号）．

【实验二】探究工艺流程图步骤Ⅱ所得的氯化钠溶液中 $M g C l_{2}$ 是否除尽，溶液中是否含有 $C a C l_{2}$ .
[查阅资料]有关物质的溶解性表（20℃）

阴离子阳离子	$O H^{-}$	$C {O_{3}}^{2 -}$
$C a^{2 +}$	微	不
$M g^{2 +}$	不	微

[进行实验]请你与他们共同完成，并回答所给的问题：

实验步骤	实验现象	实验结论
步骤一：取一定量的氯化钠溶液于试管中，加入适量的 $N a O H$ 溶液	无明显现象	说明 $M g C l_{2}$ （填"已"或"未"）除尽
步骤二：往步骤一所得溶液中加入适量的　溶液	产生白色沉淀	说明溶液中含有 $C a C l_{2}$

[拓展思维]
（1）工艺流程图步骤Ⅰ从海水中得到粗盐，采用风吹日晒蒸发溶剂的方法，而不是采用降低溶液温度的方法，原因是．
（2）写出工艺流程图步骤Ⅳ的化学方程式．

某化学兴趣小组探究 $N H_{4} C l$ 、 $C a C l_{2}$ 、 $N a C l$ 三种物质溶于水过程中的热量变化．
【药品器材】
水、 $N H_{4} C l$ 、 $C a C l_{2}$ 、 $N a C l$ ；
烧杯、药匙、玻璃棒、量筒、温度计等．
【实验探究】
三种物质各取1药匙于烧杯分别溶于水，另还有一个烧杯只加水，用温度计测量液体温度，并记录有关数据如下：

实验	水的体积	所加物质	测量液体温度（℃）
实验1	50 $m L$	$N H_{4} C l$	15
实验2	50 $m L$	$C a C l_{2}$	28
实验3	$X$	$N a C l$	21
实验4	50 $m L$	无	22

【数据分析】
（1）表中 $X$ 为 $m L$ ．
（2）比较实验2与实验4，可获得结论是．
（3）如果要生产一种"冰袋"用于冷敷，上述三种物质中最合适的是．
【反思提升】
（4）经讨论认为本实验操作中存在缺陷，它是（填选项，可多选）．

A．

实验操作过程没有采取较为严格的保温措施

B．

加入物质的质量可能不相等

C．

加入物质的种类不一样

小亮同学想通过实验探究某企业采用的氨碱法制的的纯碱样品的成分及含量。
【提出问题】该纯碱样品中含有哪些物质？
【猜想与假设】通过分析，小亮做出如下假设：
（1）只含有 $N a_{2} C O_{3}$ ；（2）含有 $N a_{2} C O_{3} 和 N a H C O_{3}$
【查阅资料】

	$N a H C O_{3}$	$N a_{2} C O_{3}$
加入稀盐酸	现象Ⅰ	产生气泡
加入饱和石灰水	溶液变浑浊	现象Ⅱ
加入CaCl2溶液	无明显现象	溶液变浑浊
加热溶液至沸腾，将气体通入澄清石灰水	澄清石灰水变浑浊	澄清石灰水无明显变化

（1）表中的现象Ⅰ为；
（2）现象Ⅱ对应的化学方程式为。
【实验探究】为了确定纯碱样品的成分，小亮设计如下实验方案，请你一起完成小列实验报告。

实验步骤	实验现象
①取少量样品溶于水，加入过量的CaCl₂溶液。	；	该反应的方程式。
②将上述反应后的混合液过滤，取滤液。	；	证明猜想②成立。

【实验反思】
实验步骤①中，氯化钙溶液过量的目的是。
【提出问题2】如何测量该纯碱样品中各物质的含量？
（1）为测量该纯碱样品各成分的含量，小亮设计了下图装置，通过称量 $B$ 装置懂得质量变化来确定样品中各成分的含量。该装置气密性良好，稀硫酸与样品、进入装置 $B 的 C O_{2} 与 N a O H$ 均完全反应，操作无误，但多次实验发现，测定结果有偏差。造成偏差的原因有
①；
②。
（2）小亮在老师的指导下重新设计了如下的实验装置。该实验有以下操作步骤：

①检查装置气密性，将 $w g$ 干燥的样品放入锥形瓶中；
②称量盛有氢氧化钠浓溶液的 $B$ 瓶质量；
③打开活塞 $b$ ，从导管 $a$ 处缓缓鼓入一定量的空气，关闭活塞 $b$ ；
④向锥形瓶中逐滴加入稀硫酸至不再产生气泡
⑤再次称量盛有氢氧化钠浓溶液的 $B$ 瓶质量；
⑥打开活塞 $b$ ，从导管 $a$ 处缓缓鼓入一定量的空气，关闭活塞 $b$ ；
⑦根据 $B$ 瓶增加的质量，计算样品中各成分的含量。
该实验的正确步骤是。

$a$ $D$ 某研究性学习小组的同学用电解水的方法测定水的组成后，提出问题："测定水的组成还有其他的方法吗？"经过讨论后，得到了肯定的答案，邀请你一起对此展开探究。

［设计方案］甲同学利用氢气还原氧化铜的原理和下图装置及药品进行实验（操作规范）。装置 $A$ 中发生反应的化学方程式为，洗气瓶 $B$ 中浓硫酸的作用为
［实验探究］当玻璃管中固体由黑色转变为红色时，实验测得：

①装置 $C$ 的玻璃管和其中固体的总质量在反应后减少了 $1.6 g$ ；

②装置 $D$ 的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了 $1.82 g$ ，用此数据算得水中 $H$ 、 $O$ 元素的质量比为，而由水的化学式算得 $H$ 、 $O$ 元素的质量比为。
［分析交流］针对上述结果与理论值有偏差，乙同学认为：该装置存在缺陷，此观点得到了大家的认同，你对此改进的方法是（假设生成的水完全被D中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）。小组同学用改进后的装置重新实验得到了正确结果。
［意外发现］丙同学不小心将反应后的少量红色固体 $a$ 洒落到多量稀硫酸中了，发现除了有红色固体 $b$ 以外，溶液的颜色由无色变为蓝色。
［提出问题］铜与稀硫酸是不反应的，这里溶液的颜色为什么会变蓝呢？
［查阅资料］① $CuO$ 被还原的过程中会有 ${Cu}_{2} O$ 生成， ${Cu}_{2} O$ 也能被还原在 $Cu$

② ${Cu}_{2} O$ 固体是红色的，它一稀硫酸的反应为： $C u_{2} O + H_{2} S O_{4} ＝ C u S O_{4} + C u + H_{2} O$ .

[得出结论]红色固体 $a$ 中含有 $C u_{2} O$ 。
［分析交流］红色固体 $a$ 中含有 $C u_{2} O$ 是否会影响水组成的测定结果（填"影响"或"不影响"）。
［提出猜想］针对红色固体 $a$ 的成分，小组同学提出猜想①是： $C u_{2} O$ 和 $C u$ ；猜想②是：。
［拓展探究］丁同学利用改进后的装置及药品重新实验，通过测量反应前后固体质量的方法去确定哪种猜想成立，他已称得：①玻璃管的质量；②反应前红色固体 $a$ 和玻璃管的总质量，完全反应后，你认为他还需要称量的质量。
［教师点拨］称取一定质量的红色固体 $a$ 与足量的稀硫酸充分反应后，经过滤、洗涤、干燥后再称量红色固体b的质量，也可以确定哪种猜想成立。
［定量分析］小组同学再次实验，他们开始称取质量为 $3.6 g$ 的红色固体a，与足量的稀硫酸完全反应后得到红色固体 $b$ 为 $2 g$ 。假如 $3.6 g$ 红色固体 $a$ 都是 $C u_{2} O$ ，请你计算出生成铜的质量（利用 $C u_{2} O + H_{2} S O_{4} ＝ C u S O_{4} + C u + H_{2} O$ .进行计算，写出计算过程）；然后，通过与实际得到的固体 $2 g$ 进行比较，判断猜想成立（填①或②）。