Question

3．某化學(xué)實驗活動小組的同學(xué)為了探究實驗室中久置氫氧化鈉固體的成分，進行了有關(guān)實驗，請你參與他們進行的探究活動：
【猜想與假設(shè)】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH、Na₂CO₃．
【實驗探究】
（1）實驗如下：

實驗操作步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論及解釋
步驟一：取少量固體樣品于試中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸	實驗過程中始終沒有氣泡產(chǎn)生	則證明猜想Ⅰ成立
步驟二：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氫氧化鋇溶液．	實驗過程中產(chǎn)生白色沉淀	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立，此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）為了進一步的驗證猜想結(jié)果，小明同學(xué)提出了如下實驗方案：雞血步驟二的實驗，過濾，然后向濾液中滴加無色酚酞試液，若酚酞變紅，則猜想Ⅲ成立；若酚酞不變紅，則猜想Ⅱ成立．
小華同學(xué)立即對小明同學(xué)的方案提出了質(zhì)疑，通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿性（填“酸”或“堿”）能使酚酞變紅，因此，他認為該方案的操作步驟中應(yīng)該改進的是繼續(xù)滴加氯化鋇溶液至過量，過濾，然后向濾液中滴加無色酚酞試液，若酚酞變紅，則猜想Ⅲ成立；若酚酞不變紅，則猜想Ⅱ成立．
（3）實驗小組的同學(xué)展開討論，又提出了一個定量試驗方案，通過測定產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．試驗如下：準確稱量m克固體樣品中于試管中，加熱蒸餾水完全溶解，然后滴加足量氯化鋇溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥稱的沉淀的質(zhì)量為n克，若猜想Ⅲ成立，則m與n的關(guān)系式為（用含m和n的等式或不等式表示）$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思與交流】久置固體氫氧化鈉變質(zhì)的原因是（用化學(xué)方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

Answer 1

分析 氫氧化鈉能夠和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
氫氧化鈉能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水；
碳酸鈉能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
碳酸鈉能和氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉；
氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色．

解答 解：【猜想與假設(shè)】
久置氫氧化鈉固體的成分可能全部是NaOH，也可能全部是Na₂CO₃，也可能是NaOH、Na₂CO₃．
故填：NaOH、Na₂CO₃．
【實驗與探究】
（1）碳酸鈉可以和稀鹽酸反應(yīng)生成氣體，所以若沒有明顯現(xiàn)象，則該固體中沒有碳酸鈉，即只有氫氧化鈉，即猜想Ⅰ成立；
氯化鋇溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉，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，即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立；該化學(xué)方程式為：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl；

實驗操作步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論及解釋
步驟一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸．	實驗過程中始終沒有氣泡產(chǎn)生．	則證明猜想Ⅰ成立．
步驟二：另取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氯化鋇溶液．	實驗過程中產(chǎn)生白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立，此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿性，能使酚酞變紅；而碳酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成了氫氧化鈉，可以是酚酞變紅，所以為了防止碳酸鈉干擾實驗應(yīng)該將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液；
故填：堿； 繼續(xù)滴加氯化鋇溶液至過量，過濾，然后向濾液中滴加無色酚酞試液，若酚酞變紅，則猜想Ⅲ成立；若酚酞不變紅，則猜想Ⅱ成立．
（3）設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
         106      197
          x       ng
$\frac{106}{x}=\frac{197}{ng}$，
x=$\frac{106}{197}$ng，
若猜想Ⅲ成立，則m與n的關(guān)系式為：$\frac{106}{197}$ng＜mg，即$\frac{106}{197}$n＜m，
故填：$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思與交流】
久置的固體氫氧化鈉變質(zhì)的原因是：氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．