生石灰變質(zhì)的探究

沙林祥

縱觀近年各地中考化學(xué)試題，有關(guān)生石灰（氧化鈣）變質(zhì)的探究題時有出現(xiàn)，且常變常新，此類探究題能更好地考查同學(xué)們理解實驗原理、設(shè)計并完善實驗方案的能力。

原題呈現(xiàn)

例（2020·遼寧·大連）某小組發(fā)現(xiàn)實驗室中盛放氧化鈣的塑料瓶膨脹破裂。設(shè)計實驗探究瓶中固體的成分。

步驟Ⅰ：取一定質(zhì)量的固體平鋪于試管中，通入足量水蒸氣。一段時間后，將固體充分干燥并稱量，質(zhì)量不變。

步驟Ⅱ：另取等量固體于試管中，加水振蕩，靜置后觀察到有白色沉淀。向試管中滴加酚酞試劑，上層清液變紅。再加入稀鹽酸，溶液由紅色變?yōu)闊o色，有氣泡產(chǎn)生，沉淀消失。

（1）用化學(xué)方程式表示塑料瓶膨脹破裂的主要原因__________________。

（2）由步驟Ⅰ推斷固體中一定沒有的物質(zhì)是____________。步驟Ⅱ最后所得溶液中溶質(zhì)的可能組成是 ? ____________（酚酞除外）。分析上述實驗過程及現(xiàn)象，確定該固體的成分是___________________。

（3）上述實驗中，通過測定某些量，還能確定固體中各成分的質(zhì)量比。若選擇加入一種過量的其他類別物質(zhì)的溶液代替稀鹽酸，也能達成此目的，加入的溶液是____________;確定該溶液過量，所選的試劑是____________。

解析：（1）氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，并且放出大量的熱，內(nèi)部氣體受熱膨脹，壓強增大，導(dǎo)致塑料瓶破裂。

（2）步驟Ⅰ一段時間后，將固體充分干燥并稱量，質(zhì)量不發(fā)生變化，說明不存在氧化鈣（氧化鈣若存在便會與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，使固體質(zhì)量增加）。步驟Ⅱ中向試管中滴加酚酞試劑，上層清液變紅，說明原固體中含有氫氧化鈣。再加入稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，說明原固體中含有碳酸鈣。綜合可知該固體的成分是氫氧化鈣和碳酸鈣的混合物。加入稀鹽酸，鹽酸與氫氧化鈣反應(yīng)生成了氯化鈣和水，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成了氯化鈣、二氧化碳和水，所以此時溶質(zhì)一定有氯化鈣。溶液變?yōu)闊o色，說明氫氧化鈣不存在，而鹽酸是否有剩余無法判斷，所以溶質(zhì)為氯化鈣，或氯化鈣與氯化氫。

（3）氫氧化鈣可與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，通過稱量碳酸鈣沉淀的質(zhì)量，可推出固體中氫氧化鈣的質(zhì)量，再計算出固體中碳酸鈣的質(zhì)量，進而計算出兩種物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，故填碳酸鈉溶液。加入碳酸鈉后，稀鹽酸可與碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，若產(chǎn)生氣泡則說明碳酸鈉過量，故填稀鹽酸。

答案：（1）CaO + H2O [ ? ? ? ? ? ? ? ?] ?Ca（OH）2 （2）氧化鈣 氯化鈣或氯化鈣與氯化氫 氫氧化鈣、碳酸鈣 （3）碳酸鈉溶液（或其他合理答案） 稀鹽酸（或其他合理答案）

總結(jié)歸納：對于變質(zhì)后固體成分的探究，可通過加水測量溫度的變化確定是否存在氧化鈣;取加水后的上層清液，滴加酚酞試液，根據(jù)溶液是否變紅確定是否存在氫氧化鈣;加入過量的稀鹽酸，觀察是否有氣泡確定是否存在碳酸鈣。注意：（1）如果樣品中存在氧化鈣會干擾氫氧化鈣的檢驗，即無法檢驗樣品中是否存在氫氧化鈣;（2）稀鹽酸必須過量，否則少量的稀鹽酸可能先與氫氧化鈣反應(yīng)，而無法檢驗是否存在碳酸鈣。

拓展變式

（2020·湖南·衡陽）有位化學(xué)教師在實驗室取用生石灰時，發(fā)現(xiàn)裝滿生石灰的塑料試劑瓶已經(jīng)膨脹破裂（如圖）。某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在該老師的指導(dǎo)下，對該生石灰樣品開展了以下探究活動。

【提出問題】生石灰樣品的成分是什么？

【作出猜想】生石灰樣品的成分可能是CaO、Ca（OH）2和CaCO3中的一種或幾種。

【實驗探究】小華同學(xué)設(shè)計如下實驗進行探究。

【交流討論】

（1）同學(xué)們經(jīng)過討論，發(fā)現(xiàn)通過實驗②不能得出樣品中一定含有Ca（OH）2，理由是____________。

（2）小紅同學(xué)提出實驗③結(jié)論也不正確。她改進實驗③，并通過實驗證明生石灰樣品中含有碳酸鈣，她改進實驗③的操作內(nèi)容是____________。

（3）通過小組合作，最后得出樣品中肯定含有CaO和CaCO3，可能含有Ca（OH）2。請寫出生成CaCO3的化學(xué)方程式______________________________________________________。

【反思應(yīng)用】

（1）生石灰要_________保存。

（2）設(shè)計和分析實驗時，要充分考慮反應(yīng)物的量和生成物等因素對實驗結(jié)論的干擾。

（3）要確定樣品中是否含有氫氧化鈣，還需要學(xué)習(xí)更多化學(xué)知識才能解決。

答案：【實驗探究】①有CaO ②酚酞試液 ③無氣泡產(chǎn)生 【交流討論】（1）氧化鈣能和水反應(yīng)生成氫氧化鈣 （2）?、谥械纳僭S濾渣于試管中，加入足量的稀鹽酸 （3）CaO + H2O [ ? ? ? ? ? ? ? ?] Ca（OH）2 Ca（OH）2 + CO2 [ ? ? ? ? ? ? ? ?] CaCO3↓+ H2O 【反思應(yīng)用】密封