生石灰变质的探究

2021-03-18沙林祥

初中生学习指导·中考版 2021年3期

关键词：氢氧化钙稀盐酸碳酸钙

沙林祥

纵观近年各地中考化学试题，有关生石灰（氧化钙）变质的探究题时有出现，且常变常新，此类探究题能更好地考查同学们理解实验原理、设计并完善实验方案的能力。

原题呈现

例（2020·辽宁·大连）某小组发现实验室中盛放氧化钙的塑料瓶膨胀破裂。设计实验探究瓶中固体的成分。

步骤Ⅰ：取一定质量的固体平铺于试管中，通入足量水蒸气。一段时间后，将固体充分干燥并称量，质量不变。

步骤Ⅱ：另取等量固体于试管中，加水振荡，静置后观察到有白色沉淀。向试管中滴加酚酞试剂，上层清液变红。再加入稀盐酸，溶液由红色变为无色，有气泡产生，沉淀消失。

（1）用化学方程式表示塑料瓶膨胀破裂的主要原因__________________。

（2）由步骤Ⅰ推断固体中一定没有的物质是____________。步骤Ⅱ最后所得溶液中溶质的可能组成是 ____________（酚酞除外）。分析上述实验过程及现象，确定该固体的成分是___________________。

（3）上述实验中，通过测定某些量，还能确定固体中各成分的质量比。若选择加入一种过量的其他类别物质的溶液代替稀盐酸，也能达成此目的，加入的溶液是____________;确定该溶液过量，所选的试剂是____________。

解析：（1）氧化鈣与水反应生成氢氧化钙，并且放出大量的热，内部气体受热膨胀，压强增大，导致塑料瓶破裂。

（2）步骤Ⅰ一段时间后，将固体充分干燥并称量，质量不发生变化，说明不存在氧化钙（氧化钙若存在便会与水反应生成氢氧化钙，使固体质量增加）。步骤Ⅱ中向试管中滴加酚酞试剂，上层清液变红，说明原固体中含有氢氧化钙。再加入稀盐酸，有气泡产生，说明原固体中含有碳酸钙。综合可知该固体的成分是氢氧化钙和碳酸钙的混合物。加入稀盐酸，盐酸与氢氧化钙反应生成了氯化钙和水，碳酸钙与盐酸反应生成了氯化钙、二氧化碳和水，所以此时溶质一定有氯化钙。溶液变为无色，说明氢氧化钙不存在，而盐酸是否有剩余无法判断，所以溶质为氯化钙，或氯化钙与氯化氢。

（3）氢氧化钙可与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，通过称量碳酸钙沉淀的质量，可推出固体中氢氧化钙的质量，再计算出固体中碳酸钙的质量，进而计算出两种物质的质量关系，故填碳酸钠溶液。加入碳酸钠后，稀盐酸可与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，若产生气泡则说明碳酸钠过量，故填稀盐酸。

答案：（1）CaO + H2O [ ] Ca（OH）2 （2）氧化钙氯化钙或氯化钙与氯化氢氢氧化钙、碳酸钙（3）碳酸钠溶液（或其他合理答案）稀盐酸（或其他合理答案）

总结归纳：对于变质后固体成分的探究，可通过加水测量温度的变化确定是否存在氧化钙;取加水后的上层清液，滴加酚酞试液，根据溶液是否变红确定是否存在氢氧化钙;加入过量的稀盐酸，观察是否有气泡确定是否存在碳酸钙。注意：（1）如果样品中存在氧化钙会干扰氢氧化钙的检验，即无法检验样品中是否存在氢氧化钙;（2）稀盐酸必须过量，否则少量的稀盐酸可能先与氢氧化钙反应，而无法检验是否存在碳酸钙。

拓展变式

（2020·湖南·衡阳）有位化学教师在实验室取用生石灰时，发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂（如图）。某化学兴趣小组的同学在该老师的指导下，对该生石灰样品开展了以下探究活动。

【提出问题】生石灰样品的成分是什么？

【作出猜想】生石灰样品的成分可能是CaO、Ca（OH）2和CaCO3中的一种或几种。

【实验探究】小华同学设计如下实验进行探究。

【交流讨论】

（1）同学们经过讨论，发现通过实验②不能得出样品中一定含有Ca（OH）2，理由是____________。

（2）小红同学提出实验③结论也不正确。她改进实验③，并通过实验证明生石灰样品中含有碳酸钙，她改进实验③的操作内容是____________。

（3）通过小组合作，最后得出样品中肯定含有CaO和CaCO3，可能含有Ca（OH）2。请写出生成CaCO3的化学方程式______________________________________________________。

【反思应用】

（1）生石灰要_________保存。

（2）设计和分析实验时，要充分考虑反应物的量和生成物等因素对实验结论的干扰。