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19.(8分)兴趣小组围绕传统草木染工艺、古代“碱煮”提取液的成分、现代“酸洗”工艺进行项目式学习。
任务一:了解传统草木染工艺
【交流讨论】
(1)传统印染使用的布帛主要有棉、丝、麻织品。可用方法鉴别棉与合成纤维。
染色的主要流程为提取色素→浸染→清洗、固色→晾干。
(2)不同浓度印染液及印染时间的染色效果不同,将某种布料放入栀子液(一种植物的黄色液体)中染色,实验中通过控制水量调节染液浓度,实验结果如下表,由此得到的结论是。
任务二:探究古代“碱煮”提取液的成分
【查阅资料】
①纤维印染前,要用碱煮法除去纤维表面的杂质;
②古代用煅烧蚌壳(含碳酸钙)的灰烬和草木灰(含碳酸钾)提取液进行“碱煮”。
【提出问题】
小组同学模拟古代“碱煮”提取液制取的原理,用饱和石灰水与饱和碳酸钾溶液混合后过滤得到碱液。该碱液中溶质成分是什么?
【作出猜想】
(3)猜想一:和KOH;猜想二:Ca(OH)₂和KOH;猜想三:KOH。
【进行实验】
(4)完成下列表格:
【交流讨论】
(5)有同学认为实验①有不足之处,原因是,同学们改进后重新进行实验,最终得出猜想二成立。
(6)若要除去KOH溶液中的Ca(OH)₂杂质,需加入后,过滤即可。
任务三:探索现代“酸洗”工艺
【拓展延伸】
(7)印染后的布料表面残留的碱液会影响到布料的手感和后续工艺,还需要经过酸洗工艺除碱。酸洗剂可用硫酸或盐酸,用稀硫酸酸洗后织物必须充分水洗至呈中性才能烘干,用稀盐酸则无此严格要求,原因是。
任务一:了解传统草木染工艺
【交流讨论】
(1)传统印染使用的布帛主要有棉、丝、麻织品。可用方法鉴别棉与合成纤维。
染色的主要流程为提取色素→浸染→清洗、固色→晾干。
(2)不同浓度印染液及印染时间的染色效果不同,将某种布料放入栀子液(一种植物的黄色液体)中染色,实验中通过控制水量调节染液浓度,实验结果如下表,由此得到的结论是。
任务二:探究古代“碱煮”提取液的成分
【查阅资料】
①纤维印染前,要用碱煮法除去纤维表面的杂质;
②古代用煅烧蚌壳(含碳酸钙)的灰烬和草木灰(含碳酸钾)提取液进行“碱煮”。
【提出问题】
小组同学模拟古代“碱煮”提取液制取的原理,用饱和石灰水与饱和碳酸钾溶液混合后过滤得到碱液。该碱液中溶质成分是什么?
【作出猜想】
(3)猜想一:和KOH;猜想二:Ca(OH)₂和KOH;猜想三:KOH。
【进行实验】
(4)完成下列表格:
【交流讨论】
(5)有同学认为实验①有不足之处,原因是,同学们改进后重新进行实验,最终得出猜想二成立。
(6)若要除去KOH溶液中的Ca(OH)₂杂质,需加入后,过滤即可。
任务三:探索现代“酸洗”工艺
【拓展延伸】
(7)印染后的布料表面残留的碱液会影响到布料的手感和后续工艺,还需要经过酸洗工艺除碱。酸洗剂可用硫酸或盐酸,用稀硫酸酸洗后织物必须充分水洗至呈中性才能烘干,用稀盐酸则无此严格要求,原因是。
答案
解：
(1) 灼烧（或点燃闻气味）
(2) 当染色时间、栀子液体积相同时，染液浓度越大，面料染色颜色越深（合理即可）
(3) $\ce{K_{2}CO_{3}}$（或碳酸钾）
(4) ① 一
② 产生白色沉淀
(5) 滴加的稀盐酸量过少，稀盐酸先与溶液中的KOH反应，即使溶液中含有$\ce{K_{2}CO_{3}}$，也无法观察到气泡，不能检验出是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$（合理即可）
(6) 适量的碳酸钾溶液（或适量$\ce{K_{2}CO_{3}}$溶液）
(7) 盐酸具有挥发性，烘干过程中残留的HCl会挥发逸散，而硫酸不具有挥发性，会残留在织物上（合理即可）
(1) 灼烧（或点燃闻气味）
(2) 当染色时间、栀子液体积相同时，染液浓度越大，面料染色颜色越深（合理即可）
(3) $\ce{K_{2}CO_{3}}$（或碳酸钾）
(4) ① 一
② 产生白色沉淀
(5) 滴加的稀盐酸量过少，稀盐酸先与溶液中的KOH反应，即使溶液中含有$\ce{K_{2}CO_{3}}$，也无法观察到气泡，不能检验出是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$（合理即可）
(6) 适量的碳酸钾溶液（或适量$\ce{K_{2}CO_{3}}$溶液）
(7) 盐酸具有挥发性，烘干过程中残留的HCl会挥发逸散，而硫酸不具有挥发性，会残留在织物上（合理即可）
解析
【分析】
本题围绕传统草木染工艺、古代“碱煮”提取液成分、现代“酸洗”工艺展开，需结合化学基础知识逐一分析各问题：
(1) 棉是天然植物纤维，合成纤维灼烧时气味不同，可通过灼烧法鉴别；
(2) 实验采用控制变量法，变量为染液浓度，其他条件（染色时间、栀子液体积）相同，根据实验结果分析浓度对染色效果的影响；
(3) 饱和石灰水（含$\ce{Ca(OH)_{2}}$）与$\ce{K_{2}CO_{3}}$反应，反应后溶质成分需考虑反应物是否过量，分三种情况：恰好反应（仅$\ce{KOH}$）、$\ce{K_{2}CO_{3}}$过量（$\ce{K_{2}CO_{3}}$和$\ce{KOH}$）、$\ce{Ca(OH)_{2}}$过量（$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$），据此补全猜想；
(4) 猜想二为$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$，需通过实验验证：实验①加稀盐酸，若盐酸量不足，先与$\ce{KOH}$反应，无法检验$\ce{K_{2}CO_{3}}$，若无气泡则排除猜想一；实验②需检验$\ce{Ca(OH)_{2}}$，加可溶性碳酸盐（如$\ce{Na_{2}CO_{3}}$），产生白色沉淀证明含$\ce{Ca(OH)_{2}}$；
(5) 实验①的不足是稀盐酸量过少，先与$\ce{KOH}$反应，无法检验是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$；
(6) 除去$\ce{KOH}$中的$\ce{Ca(OH)_{2}}$，需加入能与$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应且不引入新杂质的试剂，选$\ce{K_{2}CO_{3}}$溶液；
(7) 对比稀硫酸和稀盐酸的性质，盐酸具有挥发性，烘干时残留的$\ce{HCl}$会挥发，硫酸不挥发会残留，故酸洗要求不同。
【解析】
(1) 棉属于天然植物纤维，灼烧时有烧纸的气味，合成纤维灼烧时有特殊气味，因此可用灼烧（或点燃闻气味）的方法鉴别；
(2) 实验中控制染色时间、栀子液体积相同，变量为染液浓度，由实验结果可知：当染色时间、栀子液体积相同时，染液浓度越大，面料染色颜色越深；
(3) 饱和石灰水与碳酸钾反应的化学方程式为：$\ce{Ca(OH)_{2} + K_{2}CO_{3} = CaCO_{3}↓ + 2KOH}$，反应后溶质成分分三种情况：恰好反应（仅$\ce{KOH}$）、碳酸钾过量（$\ce{K_{2}CO_{3}}$和$\ce{KOH}$）、氢氧化钙过量（$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$），故猜想一为$\ce{K_{2}CO_{3}}$（或碳酸钾）；
(4) 猜想二成立（含$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$）：① 向溶液中加稀盐酸，若盐酸量不足，先与$\ce{KOH}$反应，无气泡产生，说明不含$\ce{K_{2}CO_{3}}$，即猜想一不成立；② 检验$\ce{Ca(OH)_{2}}$，加入碳酸钠溶液，$\ce{Ca(OH)_{2}}$与$\ce{Na_{2}CO_{3}}$反应生成碳酸钙白色沉淀，故现象为产生白色沉淀；
(5) 实验①中滴加的稀盐酸量过少，稀盐酸先与溶液中的$\ce{KOH}$反应，即使溶液中含有$\ce{K_{2}CO_{3}}$，也无法观察到气泡，不能检验出是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$，因此存在不足；
(6) 除去$\ce{KOH}$溶液中的$\ce{Ca(OH)_{2}}$，加入适量的碳酸钾溶液，发生反应$\ce{Ca(OH)_{2} + K_{2}CO_{3} = CaCO_{3}↓ + 2KOH}$，过滤除去碳酸钙沉淀，即可得到纯净的$\ce{KOH}$溶液；
(7) 稀盐酸具有挥发性，烘干过程中残留的$\ce{HCl}$会挥发逸散，不会残留在织物上；而稀硫酸不具有挥发性，会残留在织物上，因此用稀硫酸酸洗后需充分水洗至中性，用稀盐酸则无此严格要求。
【答案】
(1) 灼烧（或点燃闻气味）
(2) 当染色时间、栀子液体积相同时，染液浓度越大，面料染色颜色越深（合理即可）
(3) $\ce{K_{2}CO_{3}}$（或碳酸钾）
(4) ① 一；② 产生白色沉淀
(5) 滴加的稀盐酸量过少，稀盐酸先与溶液中的$\ce{KOH}$反应，即使溶液中含有$\ce{K_{2}CO_{3}}$，也无法观察到气泡，不能检验出是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$（合理即可）
(6) 适量的碳酸钾溶液（或适量$\ce{K_{2}CO_{3}}$溶液）
(7) 盐酸具有挥发性，烘干过程中残留的$\ce{HCl}$会挥发逸散，而硫酸不具有挥发性，会残留在织物上（合理即可）
【知识点】
纤维的鉴别、盐的化学性质、物质的除杂
【点评】
本题以项目式学习为背景，结合传统与现代工艺，将化学知识与实际应用结合，考查学生对基础知识点的掌握及实验探究能力，注重控制变量法、物质检验与除杂方法的应用，题目设计贴近生活，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕传统草木染工艺、古代“碱煮”提取液成分、现代“酸洗”工艺展开，需结合化学基础知识逐一分析各问题：
(1) 棉是天然植物纤维，合成纤维灼烧时气味不同，可通过灼烧法鉴别；
(2) 实验采用控制变量法，变量为染液浓度，其他条件（染色时间、栀子液体积）相同，根据实验结果分析浓度对染色效果的影响；
(3) 饱和石灰水（含$\ce{Ca(OH)_{2}}$）与$\ce{K_{2}CO_{3}}$反应，反应后溶质成分需考虑反应物是否过量，分三种情况：恰好反应（仅$\ce{KOH}$）、$\ce{K_{2}CO_{3}}$过量（$\ce{K_{2}CO_{3}}$和$\ce{KOH}$）、$\ce{Ca(OH)_{2}}$过量（$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$），据此补全猜想；
(4) 猜想二为$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$，需通过实验验证：实验①加稀盐酸，若盐酸量不足，先与$\ce{KOH}$反应，无法检验$\ce{K_{2}CO_{3}}$，若无气泡则排除猜想一；实验②需检验$\ce{Ca(OH)_{2}}$，加可溶性碳酸盐（如$\ce{Na_{2}CO_{3}}$），产生白色沉淀证明含$\ce{Ca(OH)_{2}}$；
(5) 实验①的不足是稀盐酸量过少，先与$\ce{KOH}$反应，无法检验是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$；
(6) 除去$\ce{KOH}$中的$\ce{Ca(OH)_{2}}$，需加入能与$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应且不引入新杂质的试剂，选$\ce{K_{2}CO_{3}}$溶液；
(7) 对比稀硫酸和稀盐酸的性质，盐酸具有挥发性，烘干时残留的$\ce{HCl}$会挥发，硫酸不挥发会残留，故酸洗要求不同。
【解析】
(1) 棉属于天然植物纤维，灼烧时有烧纸的气味，合成纤维灼烧时有特殊气味，因此可用灼烧（或点燃闻气味）的方法鉴别；
(2) 实验中控制染色时间、栀子液体积相同，变量为染液浓度，由实验结果可知：当染色时间、栀子液体积相同时，染液浓度越大，面料染色颜色越深；
(3) 饱和石灰水与碳酸钾反应的化学方程式为：$\ce{Ca(OH)_{2} + K_{2}CO_{3} = CaCO_{3}↓ + 2KOH}$，反应后溶质成分分三种情况：恰好反应（仅$\ce{KOH}$）、碳酸钾过量（$\ce{K_{2}CO_{3}}$和$\ce{KOH}$）、氢氧化钙过量（$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$），故猜想一为$\ce{K_{2}CO_{3}}$（或碳酸钾）；
(4) 猜想二成立（含$\ce{Ca(OH)_{2}}$和$\ce{KOH}$）：① 向溶液中加稀盐酸，若盐酸量不足，先与$\ce{KOH}$反应，无气泡产生，说明不含$\ce{K_{2}CO_{3}}$，即猜想一不成立；② 检验$\ce{Ca(OH)_{2}}$，加入碳酸钠溶液，$\ce{Ca(OH)_{2}}$与$\ce{Na_{2}CO_{3}}$反应生成碳酸钙白色沉淀，故现象为产生白色沉淀；
(5) 实验①中滴加的稀盐酸量过少，稀盐酸先与溶液中的$\ce{KOH}$反应，即使溶液中含有$\ce{K_{2}CO_{3}}$，也无法观察到气泡，不能检验出是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$，因此存在不足；
(6) 除去$\ce{KOH}$溶液中的$\ce{Ca(OH)_{2}}$，加入适量的碳酸钾溶液，发生反应$\ce{Ca(OH)_{2} + K_{2}CO_{3} = CaCO_{3}↓ + 2KOH}$，过滤除去碳酸钙沉淀，即可得到纯净的$\ce{KOH}$溶液；
(7) 稀盐酸具有挥发性，烘干过程中残留的$\ce{HCl}$会挥发逸散，不会残留在织物上；而稀硫酸不具有挥发性，会残留在织物上，因此用稀硫酸酸洗后需充分水洗至中性，用稀盐酸则无此严格要求。
【答案】
(1) 灼烧（或点燃闻气味）
(2) 当染色时间、栀子液体积相同时，染液浓度越大，面料染色颜色越深（合理即可）
(3) $\ce{K_{2}CO_{3}}$（或碳酸钾）
(4) ① 一；② 产生白色沉淀
(5) 滴加的稀盐酸量过少，稀盐酸先与溶液中的$\ce{KOH}$反应，即使溶液中含有$\ce{K_{2}CO_{3}}$，也无法观察到气泡，不能检验出是否存在$\ce{K_{2}CO_{3}}$（合理即可）
(6) 适量的碳酸钾溶液（或适量$\ce{K_{2}CO_{3}}$溶液）
(7) 盐酸具有挥发性，烘干过程中残留的$\ce{HCl}$会挥发逸散，而硫酸不具有挥发性，会残留在织物上（合理即可）
【知识点】
纤维的鉴别、盐的化学性质、物质的除杂
【点评】
本题以项目式学习为背景，结合传统与现代工艺，将化学知识与实际应用结合，考查学生对基础知识点的掌握及实验探究能力，注重控制变量法、物质检验与除杂方法的应用，题目设计贴近生活，难度适中。
【难度系数】
0.6
