拓展课Ⅰ变质问题（解析版）

拓展课Ⅰ变质问题【知识掌握】一、原因：氢氧化钠暴露在空气中会吸收空气中的二氧化碳而变质，2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，所以，氢氧化钠暴露在空气中一段时间后，剩余物的可能组成有：（1）全部是NaOH（一点都没变质）；（2）全部是Na2CO3（全部变质）；（3）是NaOH和Na2CO3的混合物（部分变质）。二、检验剩余物成分的方法：第一种可能性的检验方法：检验剩余物中没有Na2CO3。具体做法是：取少量固体，往其中滴加稀盐酸，如果没有气泡产生，说明没有碳酸钠，（因为有碳酸钠会发生如下反应：2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑会产生气泡）第二种可能性的检验方法：检验剩余物中有Na2CO3而没有NaOH。具体做法是：取少量固体，往其中滴加稀盐酸，有气泡冒出，说明含有Na2CO3；另取少量固体，加水充分溶解，在所得溶液中加入过量的氯化钙（除去碳酸钠，因为碳酸钠呈碱性。反应的化学方程是：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl），充分反应后过滤，在滤液中滴加酚酞溶液，不变色说明没有氢氧化钠。第三种可能性的检验方法：上一种检验方法中酚酞变红，说明是氢氧化钠和碳酸钠的混合物。三、检验是否有碳酸钠有三种不同的方法：（1）加入盐酸有气泡冒出：2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑（2）加入石灰水有沉淀产生：Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH（3）加入氯化钙有沉淀产生：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl四、氢氧化钙的变质证明Ca(OH)2变质的方法：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑证明Ca(OH)2部分变质的方法（取两份相同的样品，分别按以下方法做）证明Ca(OH)2变质：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑证明还有Ca(OH)2存在：Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2H2O+2NH3↑证明CaO部分变质的方法（取三份相同的样品，分别按以下方法做）：证明CaO仍然存在：CaO+H2O=Ca(OH)2证明CaCO3的存在：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑证明Ca(OH)2的存在：Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2H2O+2NH3↑【巩固提高】一．选择题（共5小题）1．检验某熟石灰样品是否变质，可使用的试剂是（）A．氯化钡溶液 B．稀盐酸 C．酚酞溶液 D．氢氧化钠溶液【解答】解：A、碳酸钙难溶于水，不能与氯化钡溶液反应，不能检验某熟石灰样品是否变质，故选项错误。B、碳酸钙能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，能检验某熟石灰样品是否变质，故选项正确。C、碳酸钙难溶于水，氢氧化钙溶液显碱性，能使酚酞溶液变红色，不能检验某熟石灰样品是否变质，故选项错误。D、碳酸钙难溶于水，不能与氢氧化钠溶液反应，不能检验某熟石灰样品是否变质，故选项错误。故选：B。2．下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是（）选项实验操作现象与结论A向久置的氢氧化钠溶液中滴加少量稀盐酸无明显现象，说明该氢氧化钠溶液未变质B用小木棍蘸少量浓硫酸木棍变黑，说明浓硫酸有吸水性C向某溶液中滴入无色酚酞试液无色酚酞试液变红，说明无色溶液显碱性D向某固体中滴入稀盐酸有气泡产生，说明该物质中一定含CO32﹣【解答】解：A、如果氢氧化钠部分变质，加入的稀盐酸不足以和氢氧化钠反应，即使溶液中含有碳酸钠，也无明显现象，该选项不正确。B、木棍变黑，说明浓硫酸有脱水性，该选项不正确。C、显碱性溶液能使酚酞试液变红色，该选项正确。D、有气泡产生，不能说明该物质中一定含CO32﹣，是因为比较活泼的金属也能和稀盐酸反应生成气体，产生气泡，该选项不正确。故选：C。3．有一瓶NaOH溶液，因瓶口敞开并久置于空气中，已经发生变质，某同学欲检验这瓶NaOH溶液是否完全变质，下列操作可行的是（）A．取样后滴加稀盐酸，将生成的气体通入澄清石灰水 B．取样后滴加氯化铵溶液，在容器口上放干燥的红色石蕊试纸 C．取样后滴加过量BaCl2溶液，过滤后取滤液滴加酚酞试液 D．取样后滴加过量Ca（OH）2溶液，过滤后取滤液滴加酚酞试液【解答】解：A、如果溶液中含有氢氧化钠和稀盐酸，加入足量稀盐酸，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，不能确定是否含有氢氧化钠，该选项不正确。B、氢氧化钠和碳酸钠的溶液都是显碱性溶液，都能和氯化铵反应生成氨气，该选项不正确。C、取样后滴加过量BaCl2溶液，过滤后取滤液滴加酚酞试液，如果溶液变红色，说明含有氢氧化钠，如果溶液不变色，说明不含有氢氧化钠，该选项正确。D、氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，影响对氢氧化钠的检验，该选项不正确。故选：C。4．下列实验操作中（括号内为待检验物质或杂质），能达到实验目的的是（）选项实验目的主要实验操作A鉴别硫酸铵和硫酸钾固体分别与少量熟石灰混合后，研磨，闻气味B除去CaCl2溶液中混有的稀盐酸加入过量的Ca（OH）2溶液C检验氢氧化钠溶液已经变质取少量溶液，滴加酚酞试液，观察颜色D分离硫酸铜和铁粉的固体混合物溶解、过滤、洗涤干燥【解答】解：A、硫酸铵中的铵根离子能与熟石灰中的氢氧根离子结合为氨气和水，放出有刺激性气味的气体，硫酸钾不能与熟石灰反应，无明显现象，该选项正确。B、盐酸能和氢氧化钙反应生成氯化钙和水，但由于加入的是过量氢氧化钙，会剩余形成新杂质，不符合除杂要求，该选项不正确。C、氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水，碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液都显碱性，能使酚酞变红，故加入酚酞无法检验氢氧化钠是否变质，该选项不正确。D、硫酸铜和铁粉加入水后，铁会与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，原物质发生反应无法分离，该选项不正确。故选：A。5．用化学方程式对下列事实作出的解释，错误的是（）A．铝制品有良好的耐腐蚀性4Al+3O2═2Al2O3 B．铁制品在潮湿环境中锈蚀3Fe+2O2点燃¯Fe3O4C．氢氧化钠溶液因敞口放置发生变质2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O D．碳酸氢铵因储存不当肥效降低NH4HCO3═CO2↑+NH3↑+H2O【解答】解：A、该化学方程式书写完全正确，故选项错误。B、铁制品在潮湿环境中锈蚀，是因为铁跟空气中的氧气、水蒸气共同作用生成铁锈，铁锈的主要成分是氧化铁，其化学式为Fe2O3，故选项正确。C、该化学方程式书写完全正确，故选项错误。D、该化学方程式书写完全正确，故选项错误。故选：B。二．填空题（共1小题）6．酸和碱是化学学科中两类重要的物质：（1）浓硫酸具有脱水性，能把小木棍、蔗糖等中的氢元素和氧元素“脱出”结合生成水。①用小木棍蘸取浓硫酸少许，一段时间后，小木棍上出现的实验现象是变黑。②写出氢氧化钠溶液敞口放置在空气中发生变质的化学方程式2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O。加入氯化钙溶液（试剂名称）可以判断氢氧化钠是否发生变质。（2）从HCl、NaOH、NaCl、Na2CO3、Ca（OH）2几种溶液中取出其中的两种混合：①若混合后溶液质量减小的组合是HCl、Na2CO3或Na2CO3、Ca（OH）2。（写出一种组合即可，下同）②若混合后溶液质量不变，但发生了化学反应的组合是HCl、NaOH或HCl、Ca（OH）2。③若混合后溶液质量不变，但滴入稀硫酸后产生气体的质量与加入稀H2SO4的关系如图所示，则组合为NaOH、Na2CO3。【解答】解：（1）①浓硫酸具有脱水性，用小木棍蘸取浓硫酸少许，一段时间后，小木棍变黑色。故答案为：变黑。②氢氧化钠溶液敞口放置在空气中，和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，发生变质的化学方程式是2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O。加入氯化钙溶液可以判断氢氧化钠是否发生变质，是因为氯化钙能和碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠。故答案为：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；氯化钙溶液。（2）①稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，二氧化碳逸出，反应后溶液质量减小，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，反应后溶液质量减小，若混合后溶液质量减小的组合是HCl、Na2CO3，Na2CO3、Ca（OH）2。故答案为：HCl、Na2CO3或Na2CO3、Ca（OH）2。②稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，反应后溶液质量不变，和氢氧化钙反应生成氯化钙和水，反应后溶液质量不变，若混合后溶液质量不变，但发生了化学反应的组合是HCl、NaOH，HCl、Ca（OH）2。故答案为：HCl、NaOH或HCl、Ca（OH）2。③若混合后溶液质量不变，但滴入稀硫酸后产生气体的质量与加入稀H2SO4的关系如图所示，则组合为NaOH、Na2CO3，是因为稀硫酸先和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，后和碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳。故答案为：NaOH、Na2CO3。三．实验探究题（共5小题）7．某化学兴趣小组的同学发现有一瓶氢氧化钠溶液没有塞橡皮塞，征得老师同意后，开展了以下探究：【知识回顾】氢氧化钠溶液在空气中容易变质的原因是（写化学方程式）CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O。【提出问题】该氢氧化钠溶液是否变质了呢？【提出猜想】猜想1：该氢氧化钠溶液没有变质；猜想2：该氢氧化钠溶液部分变质；猜想3：该氢氧化钠溶液全部变质。【实验探究1】取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加足量稀盐酸，并不断振荡，有气泡冒出，证明猜想1不成立。【获得信息】（1）氯化钙溶液呈中性。（2）氯化钙溶液能与碳酸钠溶液发生复分解反应。【实验探究2】（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钙溶液，并不断振荡，有白色沉淀生成，说明原溶液中一定有碳酸钠。（2）取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液，发现溶液变为红色，说明原溶液中一定含有氢氧化钠。【实验结论】该溶液部分（填“部分”或“全部”）变质。【反思与评价】（1）在上述【实验探究2】中，不能（填“能”或“不能”）用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，原因是氢氧化钙与碳酸钠反应生成氢氧化钠，干扰对氢氧化钠的检验。（2）实验室中，保存氢氧化钠溶液应注意密封保存。【解答】解：【知识回顾】氢氧化钠溶液在空气中容易变质是因为氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为。故答案为：CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O。【提出猜想】该氢氧化钠溶液可能没有变质，也可能部分变质，还可能完全变质，因此猜想3是该氢氧化钠溶液完全变质。故答案为：全部变质。【实验探究1】取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加足量稀盐酸，并不断振荡，有气泡冒出，是因为碳酸钠和稀盐酸能反应生成氯化钠、水和二氧化碳，说明含有碳酸钠。故答案为：足量稀盐酸。【实验探究2】（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钙溶液，并不断振荡，有白色沉淀生成，说明原溶液中一定有碳酸钠，是因为碳酸钠和氯化钙能反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠。故答案为：碳酸钠。（2）取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液，发现溶液变为红色，说明原溶液中一定含有氢氧化钠，碳酸钠和氯化钙已经完全反应，能使酚酞变红的只有氢氧化钠。故答案为：氢氧化钠。【实验结论】由上述分析可知，该溶液部分变质。故答案为：部分。【反思与评价】（1）在上述[实验探究2]中不能用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，因为氢氧化钙与碳酸钠反应生成氢氧化钠，干扰实验。故答案为：不能；氢氧化钙与碳酸钠反应生成氢氧化钠，干扰对氢氧化钠的检验。（2）实验室中，保存氢氧化钠溶液应注意密闭保存。故答案为：密封保存。8．过氧化钠（Na2O2）可用作便携式火灾防烟消防面罩中的供氧剂。实验室有一瓶瓶塞未盖好的过氧化钠样品，化学兴趣小组对此产生兴趣并进行了探究。【实验1】探究该瓶过氧化钠样品是否变质。【查阅资料】过氧化钠可以和空气中的水和二氧化碳反应生成氧气：2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2。【做出猜想】猜想一：全部变质。猜想二：部分变质。猜想三：未变质。【进行实验】步骤Ⅰ：取适量样品于试管中，加入足量的水，伸入带火星的木条，木条复燃，证明猜想一不正确。步骤Ⅱ：取少许步骤Ⅰ所得溶液于试管中，滴加足量的稀盐酸，有气泡产生，证明猜想二成立。【实验2】探究该瓶过氧化钠样品中是否含有NaOH。【继续实验】步骤Ⅲ：取少许步骤Ⅰ所得溶液于试管中，滴加足量CaCl2溶液，有白色沉淀产生，过滤，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞溶液，观察到变红，证明该瓶过氧化钠样品中含有氢氧化钠。【表达交流】（1）步骤Ⅲ中滴加足量CaCl2溶液时发生反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl。（2）小林同学认为上述实验无法确定该瓶过氧化钠样品中是否含有氢氧化钠，理由是过氧化钠与水反应也生成氢氧化钠。【实验3】探究过氧化钠的性质。小组同学把少量的过氧化钠加入一定量的MgCl2溶液中，可观察到的现象是产生白色沉淀，充分反应后过滤，并对滤液的成分进行了探究。【做出猜想】滤液中一定含有NaCl，可能含有MgCl2或NaOH中的一种。【实验验证】请设计实验验证滤液中含有MgCl2：取少量滤液于试管中，滴加足量的氢氧化钠，有白色沉淀生成，说明含有氯化镁。【解答】解：【实验1】【进行实验】步骤Ⅰ：氧气具有助燃性，取部分固体于试管中，加入适量的水，在试管口插入带火星的木条，固体完全溶解，木条复燃，可知是氧气，根据题目中的信息，2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑；说明含有过氧化钠，故假设一不正确；故答案为：一；步骤Ⅱ：根据猜想二成立，则部分变质，根据题目中的信息过氧化钠可以和空气中的水和二氧化碳反应生成氧气：2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2，碳酸钠可以与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，取少许步骤Ⅰ所得溶液于试管中，滴加足量的稀盐酸，有气泡产生，证明猜想二成立；故答案为：稀盐酸；【实验2】【继续实验】步骤Ⅲ：氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，因为碳酸钠溶液也呈碱性，因此加入足量氯化钙溶液，除去了对氢氧化钠检验的干扰，无色酚酞遇碱性变红，因此取少许步骤Ⅰ所得溶液于试管中，滴加足量CaCl2溶液，有白色沉淀产生，过滤，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞溶液，观察到变红，证明该瓶过氧化钠样品中含有氢氧化钠；故答案为：变红；【表达交流】（1）氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠化学方程式为：Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl；故答案为：Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl；（2）滤液中滴加无色酚酞试液，若液体变红，不能证明原粉末中有NaOH，因为过氧化钠与水反应能生成氢氧化钠，不能说明原来是否存在；故答案为：过氧化钠与水反应也生成氢氧化钠；【实验3】过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠，故把少量的过氧化钠加入一定量的MgCl2溶液中，可观察到的现象是产生白色沉淀；故答案为：产生白色沉淀；【实验验证】氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，因此证滤液中含有MgCl2的方法是：取少量滤液于试管中，滴加足量的氢氧化钠，有白色沉淀生成，说明含有氯化镁；胡答案为：取少量滤液于试管中，滴加足量的氢氧化钠，有白色沉淀生成，说明含有氯化镁。9．实验课上，某小组同学用生石灰进行“化学反应中能量的变化”实验时发现，向生石灰中加入适量水后没有明显的温度变化。为确定其原因，进行了如下实验探究。（提出问题）生石灰是否变质？其成分是什么？（查阅资料）氢氧化钙溶解过程中无明显温度变化，与盐酸反应无气体生成。（猜想与假设）同学们认为生石灰样品已经变质，并对其成分作出了如下猜想。猜想1：CaO和Ca（OH）2猜想2：CaO和CaCO3猜想3：Ca（OH）2和CaCO3猜想4：CaO、Ca（OH）2和CaCO3猜想5：CaCO3（进行实验）同学们将少量样品研碎后，按如图所示过程进行实验。（1）在溶解过程中用温度计测量液体的温度，发现温度计示数升高，说明样品中应该含有CaO；发生反应的化学方程式为CaO+H2O＝Ca（OH）2。结论：猜想3、猜想5不成立。（2）如果试剂a是稀盐酸，b处的现象为有气泡产生，则说明B中一定含有碳酸钙。结论：①块状生石灰表面发生变质：②猜想1不成立。（3）为验证滤液C的成分，某小组进行了后续实验。实验操作实验现象实验结论取适量滤液C于试管中，向其中滴入无色酚酞溶液，观察现象。溶液变红色①滤液中溶质为Ca（OH）2②猜想4成立，猜想2不成立（反思与评价）（1）上述实验过程不能得出猜想4成立、猜想2不成立的结论，理由是氧化钙能与水反应生成氢氧化钙。（2）为防止生石灰变质，生石灰必须密封保存。【解答】解：（猜想与假设）CaO吸收空气中的水分会生成Ca（OH）2，Ca（OH）2和空气中的二氧化碳反应会生成CaCO3，成分可能是CaO和Ca（OH）2，或CaO和CaCO3，或Ca（OH）2和CaCO3，或CaO、Ca（OH）2和CaCO3，或全部生成CaCO3。所以猜想3是：Ca（OH）2和CaCO3。（进行实验）（1）CaO与水反应生成Ca（OH）2会放出大量热，Ca（OH）2溶解过程中无明显温度变化，CaCO3难溶于水，在溶解过程中用温度计测量液体的温度，发现温度计示数升高，说明样品中应该含有CaO，发生反应的化学方程式为：CaO+H2O＝Ca（OH）2。（2）由结论可知，B中一定含有碳酸钙，如果试剂a是稀盐酸，盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体，所以b处的现象为：有气泡产生。由实验可知成分中一定含有CaCO3，而猜想1没有CaCO3，所以猜想1不成立。（3）实验现象是溶液变红，CaO会和水反应生成Ca（OH）2，CaCO3又难溶于水，只剩Ca（OH）2溶液能使无色酚酞变红，所以实验操作中滴入的是无色酚酞溶液，实验结论中，滤液中溶质为Ca（OH）2。（反思与评价）（1）上述实验能验证有Ca（OH）2，但是CaO与水反应生成Ca（OH）2，无法判断Ca（OH）2是来自于样品还是CaO与水反应得到的，所以不能得出猜想4成立、猜想2不成立的结论，理由是氧化钙能与水反应生成氢氧化钙。（2）生石灰会和空气中的水进行反应，为防止生石灰变质，生石灰必须密封保存。故答案为：（猜想与假设）Ca（OH）2和CaCO3；（进行实验）（1）CaO；CaO+H2O＝Ca（OH）2；（2）有气泡产生；1；（3）无色酚酞溶液；Ca（OH）2；（反思与评价）（1）氧化钙能与水反应生成氢氧化钙；（2）密封。10．氢氧化钠与氢氧化钙是常见的碱。请你填空完成以下实验报告：实验内容实验现象结论与解析（1）将少量氢氧化钙粉末加入试管中，加入1mL的水振荡摇匀再滴入两滴酚酞溶液，观察现象。溶液浑浊，溶液变成红色氢氧化钙微溶于水，pH＞7（填“＞”、“＜”或“＝”）（2）向实验（1）的试管中滴加足量的盐酸，观察现象。浑浊的溶液变澄清，并由红色变成无色。酸碱发生中和反应（3）取2mL久置于空气中的氢氧化钠溶液加入试管中，滴加硝酸钡溶液，观察现象。反应产生白色沉淀说明氢氧化钠变质原因2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O（用化学方程式表示），所以氢氧化钠固体必须密封保存。【解答】解：实验内容实验现象结论与解析（1）将少量氢氧化钙粉末加入试管中，加入1mL的水振荡摇匀再滴入两滴酚酞溶液，观察现象。溶液浑浊，溶液变成红色氢氧化钙微溶于水，pH＞7（2）向实验（1）的试管中滴加足量的盐酸，观察现象。浑浊的溶液变澄清，并由红色变成无色酸碱发生中和反应（3）取2mL久置于空气中的氢氧化钠溶液加入试管中，滴加硝酸钡溶液，观察现象。反应产生白色沉淀氢氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式是2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O，所以氢氧化钠固体必须密封保存。故答案为：（1）＞。（2）无。（3）白色沉淀；2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；密封。11．兴趣小组的同学为探究在空气中久置的某氢氧化钠样品是否变质，设计了如图1所示的A、B、C、D四组探究实验。【查阅资料】氯化钙、氯化钡溶液都呈中性。【实验探究】取适量氢氧化钠样品，加足量的水溶解，将得到的溶液分别加入到四支试管中，再向四支试管中分别加入稀盐酸（足量）、酚酞试液、氢氧化钙溶液、氯化钙溶液，如图1所示：【分析与结论】（1）上述四组实