Question

15．實(shí)驗(yàn)室有一瓶長期暴露在空氣中的氫氧化鈉固體樣品，觀察發(fā)現(xiàn)，樣品表面有白色粉末．某興趣小組的同學(xué)對(duì)該樣品的成分及含量進(jìn)行了探究．
【提出問題1】該樣品中含有哪些物質(zhì)？
【提出猜想】通過分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：已完全變質(zhì)，該樣品中只含Na₂CO₃；
猜想Ⅱ：部分變質(zhì)，該樣品中含有NaOH和Na₂CO₃．
則NaOH變質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【查閱資料】
CO₂在飽和碳酸氫鈉溶液中幾乎不溶解．
【實(shí)驗(yàn)探究1】為確定該樣品的成分，小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)你完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告．

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①取少量樣品溶于水，加入過量的氯化鈣溶液	有白色沉淀產(chǎn)生	該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl
②將上述反應(yīng)后的混合物過濾，取濾液，加入酚酞試液	溶液變紅色	證明猜想Ⅱ正確

【提出問題2】如何測(cè)量該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
【實(shí)驗(yàn)探究2】小紅同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置（鐵架臺(tái)略去），實(shí)驗(yàn)在27℃、101kPa下進(jìn)行，步驟如下：
①按圖1連接好裝置；
②用托盤天平準(zhǔn)確稱取該樣品2g，放入A中試管內(nèi)，向B中集氣瓶中倒入飽和碳酸氫鈉溶液至瓶頸處；
③向分液漏斗中加入稀硫酸，打開活塞，讓稀硫酸滴入試管中至過量，關(guān)閉活塞．反應(yīng)結(jié)束后，量筒中收集到飽和碳酸氫鈉溶液220mL．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）在實(shí)驗(yàn)步驟①和②之間，還缺少一實(shí)驗(yàn)步驟，該實(shí)驗(yàn)步驟是檢查裝置的氣密性；
（2）B中集氣瓶盛放的飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替，其理由是避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測(cè)定結(jié)果偏低；
（3）試管中原有的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有明顯影響？沒有（填“有”或“沒有”）；
（4）變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48%．（在27℃、101kPa時(shí)二氧化碳的密度為1.8g/L）（計(jì)算結(jié)果精確至1%）

【提出問題3】怎樣提純?cè)摌悠返玫郊儍舻臍溲趸�鈉固體？
【實(shí)驗(yàn)探究3】為得到純凈的氫氧化鈉固體，小亮設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)流程．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）操作①、②、③的名稱分別為溶解、過濾、蒸發(fā)，為了使樣品充分溶解，操作①中還要用到的玻璃儀器是玻璃棒；
（2）該實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
（3）最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量大于變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量（填“小于”“等于”或“大于”）．
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）通過本題，你學(xué)會(huì)了定性檢驗(yàn)氫氧化鈉的變質(zhì)、定量測(cè)定變質(zhì)樣品中某成分的含量以及除雜提純物質(zhì)．為了得到可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究過程中你需要思考的問題有①②④⑤⑥（填數(shù)字序號(hào)）；
①選擇試劑種類 ②確定試劑用量  ③試劑產(chǎn)地
④實(shí)驗(yàn)裝置與步驟的設(shè)計(jì)  ⑤實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保 ⑥測(cè)量中減少誤差
（2）實(shí)驗(yàn)探究1中的檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)探究3中的除雜都將碳酸鈉進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，但二者目的不同，分別是檢驗(yàn)中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，以排除對(duì)氫氧化鈉檢驗(yàn)的干擾、除雜中是將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉．

Answer 1

分析 【提出猜想】氫氧化鈉變質(zhì)是與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
【實(shí)驗(yàn)探究1】根據(jù)碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應(yīng)生成了碳酸鈣和氯化鈉，其中碳酸鈣為固體，而氯化鈉為中性溶液，所以為了確認(rèn)氫氧化鈉是否存在，應(yīng)該加入過量的氯化鋇溶液，然后再取上層清液，加入酚酞溶液進(jìn)行判斷即可；
【實(shí)驗(yàn)探究2】（1）做實(shí)驗(yàn)時(shí)連接好儀器一定要檢查裝置的氣密性．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹巴ㄟ^測(cè)二氧化碳的體積來計(jì)算藥品中碳酸鈉的含量”進(jìn)行分析，
（3）根據(jù)二氧化碳在空氣中的含量分析；
（4）量筒中收集到飽和二氧化碳水溶液220mL即為反應(yīng)生成的二氧化碳的體積，由此，生成二氧化碳的質(zhì)量為：220 mL/1000×1.8 g/L=0.396 g．根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量及反應(yīng)的化學(xué)方程式便可求出碳酸鈉的質(zhì)量，就能得出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【實(shí)驗(yàn)探究3】（1）根據(jù)操作的特點(diǎn)分析；玻璃棒加速溶解；
（2）根據(jù)除去氫氧化鈉中的碳酸鈉方法分析；
（3）根據(jù)由方程式分析；
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治觯?/p>

解答 解：【提出猜想】氫氧化鈉變質(zhì)是與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；反應(yīng)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【實(shí)驗(yàn)探究1】氯化鈣溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉，所以若觀察到產(chǎn)生了白色沉淀，則說明在該固體中含有碳酸鈉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
碳酸鈉被完全反應(yīng)后，若溶液能夠使酚酞溶液變紅，則說明溶液呈堿性，從而可以判斷該溶液中含有氫氧化鈉，則猜想Ⅲ成立；若酚酞試液沒有變紅，說明不含有氫氧化鈉，則猜想Ⅱ成立；
【實(shí)驗(yàn)探究2】（1）做有氣體參與的連續(xù)性實(shí)驗(yàn)的一般步驟是，連接裝置→檢驗(yàn)裝置氣密性→裝藥品→做實(shí)驗(yàn)．
（2）本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^測(cè)二氧化碳的體積來計(jì)算藥品中碳酸鈉的含量，所以必須保證二氧化碳的準(zhǔn)確性，因?yàn)槎�氧化碳可以溶于水，所以用飽和的碳酸氫鈉水溶液，可以避免二氧化碳的減少．
（3）空氣中含有的二氧化碳量很少，不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生大的影響；
（4）解：生成二氧化碳的質(zhì)量為：$\frac{220}{1000}$×1.8 g/L=0.396 g
設(shè)樣品中含碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
 x               0.396g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{0.396g}$解之得：x=0.954g
∴樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.954g}{2g}$×100%≈48%
【實(shí)驗(yàn)探究3】（1）操作①的名稱為溶解、②的名稱為過濾、③的名稱為蒸發(fā)，為了使樣品充分溶解，可用玻璃棒攪拌；
（2）碳酸鈉能與石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，能除去雜質(zhì)且沒有引入新的雜質(zhì)，方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（3）根據(jù)反應(yīng)看出，變質(zhì)生成的碳酸鈉通過反應(yīng)生成氫氧化鈉，最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量比變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量多．
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）定性檢驗(yàn)氫氧化鈉的變質(zhì)要選擇試劑種類、注意實(shí)驗(yàn)裝置與步驟的計(jì)劃；定量測(cè)定變質(zhì)樣品中某成分的含量時(shí)要確定試劑用量，實(shí)驗(yàn)中還要考慮實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保問題、測(cè)量中減少誤差問題．
（2）檢驗(yàn)中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，以排除對(duì)氫氧化鈉檢驗(yàn)的干擾；除雜中是將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉．
故答案為：【提出猜想】CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【實(shí)驗(yàn)探究1】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
（1）取少量樣品溶于水，加入過量的氯化鈣溶液；	白色沉淀產(chǎn)生	該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl
（2）將上述反應(yīng)后的混合液過濾，取濾液加入酚酞試液．	溶液變紅色	證明猜想Ⅱ成立

【實(shí)驗(yàn)探究2】（1）檢查裝置的氣密性；
（2）避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測(cè)定結(jié)果偏低；
（3）沒有
（4）48%
【實(shí)驗(yàn)探究3】（1）溶解、過濾、蒸發(fā)；玻璃棒；
（2）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（3）大于；
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）①②④⑤⑥；
（2）檢驗(yàn)中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，以排除對(duì)氫氧化鈉檢驗(yàn)的干擾；除雜中是將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉．

點(diǎn)評(píng) 熟練掌握碳酸鈉、碳酸鈣等碳酸鹽和氫氧化鈉、氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)，能根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)或者自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證它們是否變質(zhì)，并熟練的寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式．