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16. [科学探究与实践](2026·烟台莱阳期中)
兴趣小组设计以下实验探究复分解反应的实质,实验操作和现象记录如下:
【查阅资料】20 ℃时,固体物质的溶解度见下表:
注:20 ℃时,溶解度在0.01~1 g之间的固体物质称为微溶物,小于0.01 g的为难溶物。
【分析交流】(1)实验Ⅱ、Ⅲ中生成的沉淀为$\ce{Ca(OH)_{2}}$。实验表明,饱和$\ce{CaSO_{4}}$溶液与$\ce{NaOH}$溶液能否发生复分解反应与
【微观解释】饱和$\ce{CaSO_{4}}$溶液与$\ce{NaOH}$溶液反应生成$\ce{Ca(OH)_{2}}$沉淀的示意图如图所示。
(2)图中未发生化学变化的微粒是
(3)该反应的微观实质可表示为$\ce{Ca^{2+} + 2OH^- = Ca(OH)_{2}↓}$。当向$\ce{Ca(OH)_{2}}$溶液中滴加$\ce{Na_{2}CO_{3}}$溶液时,也有白色沉淀产生,反应的微观实质用同样的方法可表示为
【拓展提升】(4)下列说法正确的是
A. 复分解反应一定产生沉淀
B. 复分解反应中,溶解度较大的微溶物可向溶解度更小的微溶物或难溶物转化
C. 其他条件不变,将实验Ⅲ中的$\ce{NaOH}$溶液换成$\ce{KOH}$溶液,也有沉淀产生
D. 向$\ce{CaSO_{4}}$溶液中滴加$\ce{Ba(OH)_{2}}$溶液,生成的沉淀为$\ce{Ca(OH)_{2}}$
兴趣小组设计以下实验探究复分解反应的实质,实验操作和现象记录如下:
【查阅资料】20 ℃时,固体物质的溶解度见下表:
注:20 ℃时,溶解度在0.01~1 g之间的固体物质称为微溶物,小于0.01 g的为难溶物。
【分析交流】(1)实验Ⅱ、Ⅲ中生成的沉淀为$\ce{Ca(OH)_{2}}$。实验表明,饱和$\ce{CaSO_{4}}$溶液与$\ce{NaOH}$溶液能否发生复分解反应与
氢氧化钠溶液的溶质质量分数
有关。【微观解释】饱和$\ce{CaSO_{4}}$溶液与$\ce{NaOH}$溶液反应生成$\ce{Ca(OH)_{2}}$沉淀的示意图如图所示。
(2)图中未发生化学变化的微粒是
$\ce{Na^+}$、$\ce{SO^{2-}_{4}}$
(填离子符号)。(3)该反应的微观实质可表示为$\ce{Ca^{2+} + 2OH^- = Ca(OH)_{2}↓}$。当向$\ce{Ca(OH)_{2}}$溶液中滴加$\ce{Na_{2}CO_{3}}$溶液时,也有白色沉淀产生,反应的微观实质用同样的方法可表示为
$\ce{Ca^{2+} + CO^{2-}_{3} = CaCO_{3}↓}$
。【拓展提升】(4)下列说法正确的是
BC
(填字母)。A. 复分解反应一定产生沉淀
B. 复分解反应中,溶解度较大的微溶物可向溶解度更小的微溶物或难溶物转化
C. 其他条件不变,将实验Ⅲ中的$\ce{NaOH}$溶液换成$\ce{KOH}$溶液,也有沉淀产生
D. 向$\ce{CaSO_{4}}$溶液中滴加$\ce{Ba(OH)_{2}}$溶液,生成的沉淀为$\ce{Ca(OH)_{2}}$
答案
16.(1)氢氧化钠溶液的溶质质量分数 (2)$\ce{Na^+}$、$\ce{SO^{2-}_{4}}$ (3)$\ce{Ca^{2+} + CO^{2-}_{3} = CaCO_{3}↓}$ (4)BC
解析:(1)实验Ⅱ、Ⅲ中生成的沉淀为氢氧化钙,由表可知,相同条件下,氢氧化钠溶液的溶质质量分数越大,生成的沉淀越多,说明饱和硫酸钙溶液与氢氧化钠溶液能否发生复分解反应与氢氧化钠溶液的溶质质量分数有关。(2)由图可知,该反应中,钙离子和氢氧根离子结合生成氢氧化钙,钠离子和硫酸根离子没有参与反应。(3)向氢氧化钙溶液中滴加碳酸钠溶液时,产生白色沉淀,是因为碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,微观实质是钙离子和碳酸根离子结合生成碳酸钙。(4)复分解反应不一定产生沉淀,如稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,A错误;根据资料,20 ℃下,硫酸钙、氢氧化钠的溶解度分别是0.26 g、108 g,其中$\ce{CaSO_{4}}$是微溶物,反应产生的$\ce{Ca(OH)_{2}}$溶解度是0.17 g,也是微溶物,但$\ce{Ca(OH)_{2}}$的溶解度较小,说明在复分解反应中,溶解度较大的微溶物可向溶解度更小的微溶物或难溶物转化,B正确;根据上述分析,实验Ⅲ中反应的实质是$\ce{Ca^{2+}}$与$\ce{OH^-}$反应生成$\ce{Ca(OH)_{2}}$,其中$\ce{OH^-}$由$\ce{NaOH}$溶液提供,将$\ce{NaOH}$溶液换成$\ce{KOH}$溶液,$\ce{KOH}$溶液也能提供$\ce{OH^-}$,故也有沉淀产生,C正确;根据资料,20 ℃下,硫酸钡的溶解度为0.000 2 g,属于难溶物,向$\ce{CaSO_{4}}$溶液中滴加$\ce{Ba(OH)_{2}}$溶液,反应产生$\ce{BaSO_{4}}$沉淀和$\ce{Ca(OH)_{2}}$,若$\ce{Ca(OH)_{2}}$产生量较大,则$\ce{Ca(OH)_{2}}$也是沉淀,故白色沉淀一定有$\ce{BaSO_{4}}$,可能有$\ce{Ca(OH)_{2}}$,D错误。
解析:(1)实验Ⅱ、Ⅲ中生成的沉淀为氢氧化钙,由表可知,相同条件下,氢氧化钠溶液的溶质质量分数越大,生成的沉淀越多,说明饱和硫酸钙溶液与氢氧化钠溶液能否发生复分解反应与氢氧化钠溶液的溶质质量分数有关。(2)由图可知,该反应中,钙离子和氢氧根离子结合生成氢氧化钙,钠离子和硫酸根离子没有参与反应。(3)向氢氧化钙溶液中滴加碳酸钠溶液时,产生白色沉淀,是因为碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,微观实质是钙离子和碳酸根离子结合生成碳酸钙。(4)复分解反应不一定产生沉淀,如稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,A错误;根据资料,20 ℃下,硫酸钙、氢氧化钠的溶解度分别是0.26 g、108 g,其中$\ce{CaSO_{4}}$是微溶物,反应产生的$\ce{Ca(OH)_{2}}$溶解度是0.17 g,也是微溶物,但$\ce{Ca(OH)_{2}}$的溶解度较小,说明在复分解反应中,溶解度较大的微溶物可向溶解度更小的微溶物或难溶物转化,B正确;根据上述分析,实验Ⅲ中反应的实质是$\ce{Ca^{2+}}$与$\ce{OH^-}$反应生成$\ce{Ca(OH)_{2}}$,其中$\ce{OH^-}$由$\ce{NaOH}$溶液提供,将$\ce{NaOH}$溶液换成$\ce{KOH}$溶液,$\ce{KOH}$溶液也能提供$\ce{OH^-}$,故也有沉淀产生,C正确;根据资料,20 ℃下,硫酸钡的溶解度为0.000 2 g,属于难溶物,向$\ce{CaSO_{4}}$溶液中滴加$\ce{Ba(OH)_{2}}$溶液,反应产生$\ce{BaSO_{4}}$沉淀和$\ce{Ca(OH)_{2}}$,若$\ce{Ca(OH)_{2}}$产生量较大,则$\ce{Ca(OH)_{2}}$也是沉淀,故白色沉淀一定有$\ce{BaSO_{4}}$,可能有$\ce{Ca(OH)_{2}}$,D错误。
解析
【分析】本题围绕复分解反应的实质展开探究，结合溶解度资料和实验现象分析各问题：(1)对比实验Ⅱ、Ⅲ，变量为NaOH溶液的溶质质量分数，结合生成沉淀的情况判断反应的影响因素；(2)根据反应的微观示意图，判断未参与反应的离子；(3)依据Ca(OH)₂与Na₂CO₃的反应，推导微观实质；(4)逐一分析选项，结合复分解反应的条件和溶解度知识判断正误。
【解析】(1)实验Ⅱ、Ⅲ中均生成Ca(OH)₂沉淀，由溶解度资料可知，相同条件下NaOH溶液溶质质量分数不同时，生成沉淀的量不同，说明饱和CaSO₄溶液与NaOH溶液能否发生复分解反应与氢氧化钠溶液的溶质质量分数有关。(2)从反应微观示意图可知，Ca²+与OH-结合生成Ca(OH)₂沉淀，Na+和SO₄²-未参与反应，是未发生化学变化的微粒。(3)Ca(OH)₂与Na₂CO₃反应生成CaCO₃沉淀和NaOH，微观上是Ca²+与CO₃²-结合生成CaCO₃沉淀，故微观实质为$\ce{Ca^{2+} + CO^{2-}_{3} = CaCO_{3}↓}$。(4)选项A：复分解反应不一定生成沉淀，如盐酸与NaOH反应生成水，错误；选项B：根据溶解度，微溶物CaSO₄可转化为溶解度更小的微溶物Ca(OH)₂，说明溶解度较大的微溶物可向更小的微溶物或难溶物转化，正确；选项C：KOH溶液也能提供OH-，与Ca²+结合生成Ca(OH)₂沉淀，正确；选项D：CaSO₄与Ba(OH)₂反应生成BaSO₄（难溶）和Ca(OH)₂，沉淀一定有BaSO₄，错误。故正确选项为BC。
【答案】(1)氢氧化钠溶液的溶质质量分数 (2)$\ce{Na^+}$、$\ce{SO^{2-}_{4}}$ (3)$\ce{Ca^{2+} + CO^{2-}_{3} = CaCO_{3}↓}$ (4)BC
【知识点】复分解反应的实质、溶解度的应用、离子反应
【点评】本题属于科学探究与实践类题目，将复分解反应的实质与溶解度知识结合，考查学生对复分解反应条件、离子反应的理解，需要结合实验现象和资料分析，注重知识的应用。
【难度系数】0.6
【解析】(1)实验Ⅱ、Ⅲ中均生成Ca(OH)₂沉淀，由溶解度资料可知，相同条件下NaOH溶液溶质质量分数不同时，生成沉淀的量不同，说明饱和CaSO₄溶液与NaOH溶液能否发生复分解反应与氢氧化钠溶液的溶质质量分数有关。(2)从反应微观示意图可知，Ca²+与OH-结合生成Ca(OH)₂沉淀，Na+和SO₄²-未参与反应，是未发生化学变化的微粒。(3)Ca(OH)₂与Na₂CO₃反应生成CaCO₃沉淀和NaOH，微观上是Ca²+与CO₃²-结合生成CaCO₃沉淀，故微观实质为$\ce{Ca^{2+} + CO^{2-}_{3} = CaCO_{3}↓}$。(4)选项A：复分解反应不一定生成沉淀，如盐酸与NaOH反应生成水，错误；选项B：根据溶解度，微溶物CaSO₄可转化为溶解度更小的微溶物Ca(OH)₂，说明溶解度较大的微溶物可向更小的微溶物或难溶物转化，正确；选项C：KOH溶液也能提供OH-，与Ca²+结合生成Ca(OH)₂沉淀，正确；选项D：CaSO₄与Ba(OH)₂反应生成BaSO₄（难溶）和Ca(OH)₂，沉淀一定有BaSO₄，错误。故正确选项为BC。
【答案】(1)氢氧化钠溶液的溶质质量分数 (2)$\ce{Na^+}$、$\ce{SO^{2-}_{4}}$ (3)$\ce{Ca^{2+} + CO^{2-}_{3} = CaCO_{3}↓}$ (4)BC
【知识点】复分解反应的实质、溶解度的应用、离子反应
【点评】本题属于科学探究与实践类题目，将复分解反应的实质与溶解度知识结合，考查学生对复分解反应条件、离子反应的理解，需要结合实验现象和资料分析，注重知识的应用。
【难度系数】0.6
