Question

10．氫氧化鈉是一種重要的化工原料，也是實(shí)驗(yàn)室中常見的一種試劑，氫氧化鈉必須密封保存，因?yàn)橐着c空氣中二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)，用化學(xué)方程式表示變質(zhì)原因2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
下面是幾位同學(xué)對一瓶氫氧化鈉固體成分進(jìn)行的探究：
探究一：確定一瓶氫氧化鈉固體是否變質(zhì)
小強(qiáng)方案：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量樣品于試管中，加入一定量水，樣品全溶解后，滴加足量的稀鹽酸（稀硫酸）（填一種溶液名稱）	有氣泡產(chǎn)生	氫氧化鈉已變質(zhì)

探究二：確定氫氧化鈉固體變質(zhì)的程度
小剛方案：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①取少量樣品于試管中，加入一定量水后，樣品全溶解后，滴加過量的CaCl2溶液	產(chǎn)生白色沉淀	氫氧化鈉固體部分 變質(zhì)
②靜置后取上層清液于試管中，滴入2滴酚酞試液	溶液變紅

小剛實(shí)驗(yàn)方案中滴入過量的CaCl₂溶液目的是全部除去溶液中的Na₂CO₃
探究三：定量分析部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體中氫氧化鈉的含量
1、下面是小明和小軍兩位同學(xué)不同的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

通過小明實(shí)驗(yàn)方案計(jì)算出樣品中氫氧化鈉的含量（寫出計(jì)算過程）
2、小軍實(shí)驗(yàn)步驟如下
①檢查好裝置氣密性，裝好藥品后連接并固定好裝置
②打開彈簧夾a，通入一段時(shí)間的空氣，再稱量D裝置質(zhì)量記錄為100g
③關(guān)閉彈簧夾a，打開B裝置中的分液漏斗，滴入稀硫酸，直到瓶內(nèi)無氣泡產(chǎn)生．
④打開彈簧夾a，繼續(xù)通入一段時(shí)間空氣，再稱量D裝置質(zhì)量記錄為102.2g
…
實(shí)驗(yàn)分析：
（1）在小軍實(shí)驗(yàn)中A裝置作用是除去空氣中的CO₂，防止其被D吸收，
（2）實(shí)驗(yàn)步驟④中，繼續(xù)通入一段時(shí)間空氣的目的是將反應(yīng)生成的CO₂全部排出被D吸收，
（3）如果缺裝置C，最終所測得氫氧化鈉的含量將會(huì)偏低（填“偏高”、“不變”、或者“偏低”）

Answer 1

分析 根據(jù)氫氧化鈉能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，進(jìn)行分析解答；
探究一：根據(jù)碳酸鹽遇酸會(huì)生成二氧化碳的性質(zhì)，檢驗(yàn)碳酸鈉的存在；
探究二：除去碳酸鈉，就是把雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀或氣體或水而除去；證明氫氧化鈉變質(zhì)時(shí)，要考慮碳酸鈉的水溶液也顯堿性；
方案中滴入過量的CaCl₂溶液目的是除去氫氧化鈉變質(zhì)生成的碳酸鈉．
探究三：（1）根據(jù)白色沉淀碳酸鈣的質(zhì)量求得碳酸鈉的質(zhì)量；
實(shí)驗(yàn)分析：
（1）根據(jù)A裝置作用回答；
（2）把裝置內(nèi)的二氧化碳全部趕出；
（3）由于反應(yīng)前整個(gè)裝置中充滿空氣，空氣中有水分和二氧化碳?xì)怏w，會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，去分析解答；依據(jù)濃硫酸的吸水性分析判斷．

解答 解：氫氧化鈉在空氣中能與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉而變質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
探究一：碳酸鹽可以與酸反應(yīng)放出能使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳?xì)怏w；所以無色溶液可能是鹽酸；
探究二：氯化鋇溶液與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，所以根據(jù)題中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以知道能觀察到的現(xiàn)象為：有白色沉淀生成，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而氯化鈉、氯化鋇溶液都呈中性；故在反應(yīng)后的溶液中滴入酚酞，溶液變紅色，則一定是氫氧化鈉溶液使酚酞變紅，所以氫氧化鈉沒有完全變質(zhì)；小剛實(shí)驗(yàn)方案中滴入過量的CaCl₂溶液目的除去氫氧化鈉變質(zhì)生成的碳酸鈉．
（1）碳酸鈣的質(zhì)量為5g，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106           100
x              5g
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{5g}$
x=5.3g
所以樣品中碳酸鈉的含量$\frac{5.3g}{10g}$×100%=53%，則氫氧化鈉的含量為47%；
（1）由濃硫酸的吸水性可知B裝置的作用是：干燥CO₂氣體吸收生成的CO₂；因?yàn)闅溲趸�鈉溶液可與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，所以該裝置的作用是吸收生成的CO₂；
（2）由于反應(yīng)前整個(gè)裝置中充滿空氣，空氣中有水分和二氧化碳?xì)怏w，會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，把以要在步驟②中在A處通入一段時(shí)間空氣的以便除去整個(gè)裝置的二氧化碳?xì)怏w；
（3）前面沒有C裝置吸收水分，因?yàn)閴A石灰的物質(zhì)組成是氫氧化鈉和生石灰，兩者可吸收水與二氧化碳，從而吸收空氣中的H₂O和CO₂防止D裝置測量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，計(jì)算得到的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)比實(shí)際值偏高，則氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；
故答案為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
探究一：稀鹽酸（稀硫酸）；  氫氧化鈉已變質(zhì)；
探究二：溶液變紅；全部除去溶液中的Na₂CO₃；
探究三：
（1）碳酸鈣的質(zhì)量為5g，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106           100
x              5g
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{5g}$
x=5.3g
所以樣品中氫氧化鈉的含量$\frac{5.3g}{10g}$×100%=53%；則氫氧化鈉的含量為47%；
實(shí)驗(yàn)分析：（1）除去空氣中的CO₂，防止其被D吸收；（2）將反應(yīng)生成的CO₂全部排出被D吸收；（3）偏低．

點(diǎn)評 本題綜合考查了氫氧化鈉的性質(zhì)以及碳酸根的檢驗(yàn)方法及除雜方法，注意把握加入試劑的量，除雜過程中不能加入新的雜質(zhì)離子，正確選擇試劑．