Question

（15分）實(shí)驗(yàn)室有一瓶長(zhǎng)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】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(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)你一起完成下列實(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 ；	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(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)如下圖所示裝置（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 ；

（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(duì)實(shí)驗(yàn)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(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)了如下圖所示的實(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 ，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(shí)驗(yàn)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(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 （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Ⅰ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 。

 

Answer 1

（1）2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O

【實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)反思】（1）①②④⑤⑥

（2）實(shí)驗(yàn)探究1中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉的目的是排除對(duì)氫氧化鈉檢驗(yàn)的干擾；而實(shí)驗(yàn)探究3除雜時(shí)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(shí)驗(yàn)探究1】因?yàn)椴孪?/span>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(huì)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?yàn)V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(shí)驗(yàn)探究2】（1）該裝置的目的是通過測(cè)量生成二氧化碳?xì)怏w的體積來計(jì)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(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)，也沒有排出實(shí)驗(yàn)裝置，所以不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?yàn)樯厦娴姆磻?yīng)會(huì)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(shí)驗(yàn)反思】（1）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知，在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置與步驟的設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保；測(cè)量中減少誤差。上述因素均能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。試劑產(chǎn)地不需要考慮。

（2）實(shí)驗(yàn)探究1中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉的目的是排除對(duì)氫氧化鈉檢驗(yàn)的干擾；而實(shí)驗(yàn)探究3除雜時(shí)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(diǎn)：科學(xué)探究