Question

20．實驗室有一瓶長期暴露在空氣中的氫氧化鈉固體樣品，樣品表面有白色粉末．某興趣小組的同學已通過實驗證明該樣品部分變質(zhì)，該樣品中含有NaOH和Na₂CO₃．
【提出問題1】如何測量該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)？
【查閱資料】CO₂在飽和的碳酸氫鈉溶液中幾乎不溶解．

【實驗探究1】小紅同學設計如圖1所示裝置（鐵架臺略去），實驗在27℃，101kPa下進行，步驟如下：
①按圖連接好裝置；
②用托盤天平準確稱取該樣品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，關閉活塞．反應結(jié)束后，量筒中收集到飽和碳酸氫鈉溶液220mL．
請回答下列問題：
（1）在實驗步驟①和②之間，還缺少一實驗步驟，該實驗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，造成測定結(jié)果偏低；
（3）試管中原有的空氣對實驗結(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)量分數(shù)為53%．（在27℃，101kPa時二氧化碳的密度約為2g/L）
【提出問題2】怎樣提純該樣品得到純凈的氫氧化鈉固體？
【實驗探究2】為得到純凈的氫氧化鈉固體，小亮設計了如圖2所示的實驗流程．
請回答下列問題：
（1）操作①、②、③的名稱分別為過濾，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）該實驗中操作②發(fā)生反應的化學方程式為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”）．
【實驗反思】
（1）通過本題，你學會了定性檢驗氫氧化鈉的變質(zhì)、定量測定變質(zhì)樣品中某成分的含量，以及除雜提純物質(zhì)．為了得到可靠的實驗結(jié)果，探究過程中你需要思考的問題有①②④⑤⑥（填數(shù)字序號）；
①選擇試劑種類           ②確定試劑用量              ③試劑產(chǎn)地
④實驗裝置與步驟的設計    ⑤實驗安全環(huán)保              ⑥測量中減少誤差．

Answer 1

分析 【實驗探究1】（1）根據(jù)做實驗時連接好儀器一定要檢查裝置的氣密性進行分析；
（2）根據(jù)實驗目的“通過測二氧化碳的體積來計算藥品中碳酸鈉的含量”進行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳在空氣中的含量分析；
（4）根據(jù)量筒中收集到飽和二氧化碳水溶液220mL即為反應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/1000×2 g/L=0.44g．根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量及反應的化學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)量分數(shù)；
【實驗探究2】（1）根據(jù)操作的特點分析；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；
【實驗反思】根據(jù)實驗步驟分析．

解答 解：【實驗探究1】（1）做有氣體參與的連續(xù)性實驗的一般步驟是，連接裝置→檢驗裝置氣密性→裝藥品→做實驗．
（2）本題的實驗目的是通過測二氧化碳的體積來計算藥品中碳酸鈉的含量，所以必須保證二氧化碳的準確性，因為二氧化碳可以溶于水，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，不會對結(jié)果產(chǎn)生大的影響；
（4）解：生成二氧化碳的質(zhì)量為：$\frac{220}{1000}$×2g/L=0.44g
設樣品中含碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
 x               0.44g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{0.44g}$
解之得：x=1.06g
∴樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{1.06g}{2g}$×100%≈53%
【實驗探究2】（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)反應看出，變質(zhì)生成的碳酸鈉通過反應生成氫氧化鈉，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．
【實驗反思】定性檢驗氫氧化鈉的變質(zhì)要選擇試劑種類、注意實驗裝置與步驟的計劃；定量測定變質(zhì)樣品中某成分的含量時要確定試劑用量，實驗中還要考慮實驗安全環(huán)保問題、測量中減少誤差問題．
故答案為：【實驗探究1】（1）檢查裝置的氣密性；
（2）避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測定結(jié)果偏低；
（3）沒有
（4）53%
【實驗探究2】（1）溶解、過濾、蒸發(fā)；玻璃棒；
（2）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（3）大于；
【實驗反思】①②④⑤⑥．

點評 熟練掌握碳酸鈉、碳酸鈣等碳酸鹽和氫氧化鈉、氧化鈣的化學性質(zhì)，能根據(jù)所給的實驗或者自己設計實驗來驗證它們是否變質(zhì)，并熟練的寫出相應的化學方程式．