實(shí)驗(yàn)室中,同學(xué)們興致盎然地用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,并用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳。實(shí)驗(yàn)完成后,媛媛注意到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上廢液缸內(nèi)的廢液滿了,于是她一時(shí)興起,想再與同學(xué)們探究一下廢液的成分。
【提出問題】廢液中除水外,還含有什么物質(zhì)?
【查閱資料】①Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O。②紫色石蕊溶液遇酸性溶液變?yōu)榧t色,遇堿性溶液變?yōu)樗{(lán)色,遇中性溶液不變色;無色酚酞溶液遇酸性溶液不變色,遇堿性溶液變?yōu)榧t色。③CaCl2溶液呈中性,稀鹽酸呈酸性,Ca(OH)2溶液呈堿性。④CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl?!痉治鲱A(yù)測】在發(fā)生裝置中發(fā)生的反應(yīng)為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,則廢液中可能有 HCl,一定有CaCl2;在檢驗(yàn)裝置中發(fā)生的反應(yīng)為CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,則廢液中可能有 Ca(OH)2,一定有CaCO3;兩種廢液混合后可能發(fā)生的反應(yīng)有兩個(gè):Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O,CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;由于實(shí)驗(yàn)中石灰石被回收,而混合后的廢液是澄清的,故混合后的廢液中沒有CaCO3,一定有CaCl2,可能有HCl或Ca(OH)2。
【做出猜想】猜想一:廢液中只有CaCl2;
猜想二:廢液中有CaCl2和HCl;
猜想三:廢液中有CaCl2和Ca(OH)2;
【設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)一:取少量廢液于試管中,滴入幾滴無色酚酞溶液,振蕩,溶液不變色,于是明明認(rèn)為猜想一是正確的。媛媛則認(rèn)為鹽酸顯酸性,也不能使無色酚酞溶液變色,所以也可能是猜想二正確。
實(shí)驗(yàn)二:媛媛將實(shí)驗(yàn)一中的無色酚酞溶液換為紫色石蕊溶液后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察到溶液變紅色,證明猜想二是正確的。琪琪則認(rèn)為還可以用其他方法來證明這一點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)三:將少量廢液加入到盛有石灰石的試管中,觀察到有氣泡產(chǎn)生,證明廢液中含有鹽酸,猜想二正確。
實(shí)驗(yàn)四:取少量廢液于試管中,加入鎂帶,觀察到有氣泡產(chǎn)生,證明廢液中含有鹽酸,猜想二正確。
那如何進(jìn)一步證明廢液中有CaCl2和HCl呢?
實(shí)驗(yàn)五:取少量廢液于試管中,向其中加入Na2CO3溶液至過量,觀察到先有氣泡生成,后溶液變渾濁,證明廢液中有CaCl2和HCl,猜想二正確。
【實(shí)驗(yàn)解釋】Na2CO3先與HCl反應(yīng)產(chǎn)生氣泡,再與CaCl2反應(yīng)生成沉淀。Na2CO3溶液過量是為了保證其與鹽酸反應(yīng)完全后再與氯化鈣反應(yīng)。
【拓展與應(yīng)用】該廢液中含有鹽酸,若未經(jīng)處理直接排入下水道,可能會(huì)腐蝕鐵質(zhì)下水管道,污染地下水,污染土壤,損害生活廢水處理廠的處理能力,還會(huì)給飲用水安全帶來隱患,所以要先除去廢液中的鹽酸后再排放。由于碳酸鈉、石灰石、氫氧化鈣等均可與鹽酸反應(yīng),所以可用適量碳酸鈉、石灰石、氫氧化鈣等除去鹽酸,但考慮到成本問題,石灰石最為廉價(jià),故可加入過量的石灰石除去廢液中的鹽酸。
有人說垃圾就是放錯(cuò)了位置的資源,難道廢液真的是廢物嗎?明明想起在南方上學(xué)的表哥曾買過的除濕袋,主要成分就是氯化鈣(因?yàn)槁然}在空氣中易吸收水分而潮解),那么怎樣回收氯化鈣呢?在廢液中加入過量的碳酸鈣,至不再有氣泡冒出時(shí)過濾,然后蒸發(fā)濾液,再洗滌干燥,即可得到氯化鈣。實(shí)際上氯化鈣除了用于干燥劑外還有多種用途,常見應(yīng)用包括制冷設(shè)備所用的鹽水、道路融冰劑等。氯化鈣及其水合物和溶液在食品制造、建筑材料、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等多個(gè)方面均有重要的應(yīng)用價(jià)值。