Question

（15分）實驗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)對該樣品的成分及含量進(jìn)行了探究。
【提出問題】該樣品中含有那些物質(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                                               。
【查閱資料】
①堿性的Na₂CO₃溶液可以與中性的CaCl₂溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；
②CO₂在飽和碳酸氫鈉溶液中幾乎不溶解。
【實驗探究1】為確定該樣品的成分，小明設(shè)計了如下實驗方案，請你一起完成下列實驗報告。

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
（1）取少量樣品溶于水，加入                                                  ；	白色沉淀產(chǎn)生	該反應(yīng)的化學(xué)方程式：             ；
（2）將上述反應(yīng)后的混合物過濾，取濾液加入                                  。	。	證明猜想Ⅱ正確

【提出問題2】如何測量該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
【實驗探究2】小紅同學(xué)設(shè)計如下圖所示裝置（鐵架臺略去），實驗在27℃，101kPa下進(jìn)行，步驟如下：

①按圖連接好裝置；
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                          ；
（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              ；
（3）試管中原有的空氣對實驗結(jié)果是否有明顯影響？              （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                      。（在27℃，101kPa時二氧化碳的密度為1.8g/L）（計算結(jié)果精確至1%）
【提出問題3】怎樣提純該樣品得到純凈的氫氧化鈉固體？
【實驗探究3】為得到純凈的氫氧化鈉固體，小亮設(shè)計了如下圖所示的實驗流程。

請回答下列問題：
（1）操作①、②、③的名稱分別為                                        ，為了使樣品充分溶解，操作①中還要用到的玻璃儀器是                          ；
（2）該實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                      ；
（3）最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量            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(xué)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       （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(shè)計  ⑤實驗安全環(huán)保  ⑥測量中減少誤差
（2）實驗探究Ⅰ中的檢驗和實驗探究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                                                                                        。

Answer 1

（1）2NaOH+CO₂==Na₂CO₃+H₂O
【實驗探究1】過量的氯化鈣溶液     Na₂CO₃+CaCl2="=CaCl2+" CaCO₃↓
酚酞試液溶   液液變?yōu)榧t色
【實驗探究2】（1）檢查裝置的氣密性。
（2）避免二氧化碳溶解于水，造成結(jié)果偏低。
（3）沒有
（4）48%
【實驗探究3】（1） 溶解、過濾、蒸發(fā)   玻璃棒
（2） Ca(OH)₂+Na₂CO₃==CaCO₃↓+2NaOH
（3） 大于
【實驗反思】（1）①②④⑤⑥
（2）實驗探究1中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉的目的是排除對氫氧化鈉檢驗的干擾；而實驗探究3除雜時是為了除去產(chǎn)品中的雜質(zhì)而將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉。

解析試題分析：（1）氫氧化鈉變質(zhì)是與二氧化碳發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂==Na₂CO₃+H₂O
【實驗探究1】因為猜想Ⅱ為固體成分為碳酸鈉和氫氧化鈉。根據(jù)題意可知：碳酸鈉可與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀。所以可向溶液中加入過量的氯化鈣溶液，會觀察到有白色的沉淀生成。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+CaCl2="=CaCl2+" CaCO₃↓
然后可向濾液中再加入酚酞試液（或紫色石蕊試液），當(dāng)觀察到酚酞試液變?yōu)榧t色（或紫色石蕊試液變藍(lán)色）可說明溶液中有堿性物質(zhì)存在，即固體中含氫氧化鈉。結(jié)合上步操作中的現(xiàn)象即可判斷猜想Ⅱ正確。
【實驗探究2】（1）該裝置的目的是通過測量生成二氧化碳?xì)怏w的體積來計算出碳酸鈉的質(zhì)量。要求裝置氣密性要良好。所以加藥品反應(yīng)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性。
（2）二氧化碳可溶于水，但幾乎不溶解于飽和的碳酸氫鈉溶液。所以可起到避免二氧化碳溶解于水，造成結(jié)果偏低。
（3）裝置內(nèi)原有的空氣中的物質(zhì)不參與實驗中的反應(yīng)，也沒有排出實驗裝置，所以不會影響實驗結(jié)果。
（4）量筒內(nèi)收集到220ml飽和碳酸氫鈉溶液，即生成二氧化碳?xì)怏w的體積為220ml。所以生成二氧化碳的質(zhì)量為220ml×1.8g/L=0.396g
設(shè)樣品中含碳酸鈉的質(zhì)量為x，則；
Na₂CO₃+2HCl==2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                      44
x                         0.396g
10644=x：0.396g
x=0.954g
樣品中含碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%≈48%
【實驗探究3】（1）操作①的作用是將樣品與水混合后形成溶液，所以操作①為溶解；操作②將原混合物分離為固體和液體兩部分，所以操作②為過濾；操作③將溶液中的氫氧化鈉析出為氫氧化鈉固體，去除了水，所以操作③為蒸發(fā)。  為使固體充分溶解，操作①中還要用到的玻璃儀器為玻璃棒，其作用是攪拌加快固體溶解。
（2）該實驗中加入的試劑的作用是與碳酸鈉反應(yīng)生成一種沉淀和氫氧化鈉，所以所用的試劑為氫氧化鈣；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca(OH)₂+Na₂CO₃==CaCO₃↓+2NaOH
（3）因為上面的反應(yīng)會生成氫氧化鈉，所以最終所得的氫氧化鈉的質(zhì)量大于樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量。
【實驗反思】（1）根據(jù)上述實驗可知，在實驗探究過程中我們要考慮的因素有：選擇試劑的種類；確定試劑用量；實驗裝置與步驟的設(shè)計；實驗安全環(huán)保；測量中減少誤差。上述因素均能影響實驗結(jié)果。試劑產(chǎn)地不需要考慮。
（2）實驗探究1中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉的目的是排除對氫氧化鈉檢驗的干擾；而實驗探究3除雜時是為了除去產(chǎn)品中的雜質(zhì)而將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉。
考點：科學(xué)探究