Question

【題目】在化學(xué)實驗室，某小組同學(xué)實驗時發(fā)現(xiàn)一瓶沒有密封好的 NaOH 已經(jīng)結(jié)塊。于是對其成分進行科學(xué)探究，請你一起完成探究的過程。

Ⅰ固體的成分分析

（提出問題）結(jié)塊后的固體成分是什么？

（猜想與假設(shè)）

猜想一：固體為碳酸鈉

猜想二：固體為碳酸鈉和氫氧化鈉。

用化學(xué)方程式表示固體中含有碳酸鈉的原因______________

（查閱資料）BaCl2 溶液 pH=7。

（實驗探究）從瓶中取出一定量的固體，加入足量水溶解，再將溶液分三等份分別裝入A、B、C 三支試管，進行如上圖所示實驗。

甲同學(xué)根據(jù)實驗現(xiàn)象，認為結(jié)塊固體中有碳酸鈉和氫氧化鈉。

（實驗分析）

（1） 根據(jù)甲同學(xué)的實驗結(jié)論可知，三支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象分別為：A 試管中_______________________，B 試管出現(xiàn)大量氣泡，C 試管中出現(xiàn)白色沉淀； C 試管中現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是（用化學(xué)方程式表示）______________

（2）乙同學(xué)認為甲同學(xué)的結(jié)論是不正確的，原因是______________

（實驗設(shè)計）請你設(shè)計合理的實驗方案，填入下列表格中。

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取少量結(jié)塊固體于試管（或燒杯）中， 加水使其完全溶解， ①______________ ②______________	①______________ ②______________	固體為碳酸鈉和 氫氧化鈉

Ⅱ 固體中各成分含量

為確定該固體樣品中 Na2CO3 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，小芳同學(xué)稱取 2 g 樣品，利用 A 為 Y 形管、B為量氣管、C 為水準(zhǔn)管作為主要反應(yīng)容器，進行了如圖（I）所示實驗。

（1）在量氣管內(nèi)水面上加一薄層油，目的是______________

（2）使樣品與稀硫酸反應(yīng)的操作為______________

（3）實驗結(jié)束后，小芳同學(xué)讀出量氣管中的氣體體積為 22.4ml（已知該溫度壓強下，CO2的密度為 1.965 g/L），請你計算出樣品中 Na2CO3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)______________。（寫出計算過程）

（4）小明同學(xué)設(shè)計如圖（Ⅱ）裝置，分別測定反應(yīng)前、反應(yīng)后儀器以及儀器內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量，進行有關(guān)計算，實驗操作中沒有失誤，多次測量的結(jié)果均偏大，你認為可能的原因是______________

Answer 1

【答案】CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O； 溶液變紅 Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl 碳酸鈉溶液呈堿性，也使無色酚酞變紅，不能判斷樣品中是否含有氫氧化鈉 加入過量氯化鋇溶液，靜置 滴加酚酞試液 產(chǎn)生白色沉淀 溶液變紅色 防止二氧化碳溶于水 將Y形管（裝置A）向左傾斜，硫酸流到樣品中 5.3% 逸出的二氧化碳中含有水蒸汽

【解析】

Ⅰ固體的成分分析

氫氧化鈉容易潮解，然后會和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)而生成了碳酸鈉和水，其化學(xué)方程式為：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；
實驗

（1）碳酸鈉和氫氧化鈉溶液都呈堿性，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；碳酸鈉與氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，根據(jù)甲同學(xué)得出的結(jié)論可以知道：三支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象分別為：A中溶液變紅，說明溶液顯堿性，B中有氣泡產(chǎn)生，C中溶液變渾濁，判斷了碳酸鈉的存在；C 試管中現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是：Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl（用化學(xué)方程式表示）；

（2）碳酸鈉溶液也呈堿性，可以使酚酞變紅，所以不能僅僅根據(jù)A中溶液變紅來判斷氫氧化鈉的存在；

實驗設(shè)計：

為了確認氫氧化鈉的存在，必須先除去碳酸鈉，根據(jù)碳酸鈉的性質(zhì)可以設(shè)計實驗為：取少量結(jié)塊固體于試管（或燒杯）中，加水使其完全溶解，再向其中加入過量的氯化鋇溶液，靜置后，向上層清液（或過濾后向濾液）中滴加幾滴無色酚酞溶液；若固體為碳酸鈉和氫氧化鈉，加入氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀；滴入酚酞溶液變紅；

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取少量結(jié)塊固體于試管（或燒杯）中， 加水使其完全溶解， ①加入過量氯化鋇溶液，靜置 ②滴加酚酞試液	①產(chǎn)生白色沉淀 ②溶液變紅色	固體為碳酸鈉和 氫氧化鈉

Ⅱ.固體中各成分含量
（1）二氧化碳能溶于水，油層能有效防止二氧化碳溶于水；

（2）要使樣品與稀硫酸反應(yīng)，可將Y形管（裝置A）向左傾斜，硫酸流到樣品中；

（3）生成CO2的質(zhì)量=（22.4mL÷1000）×1.964g/L≈0.044g；

設(shè)：樣品中的Na2CO3的質(zhì)量為x。

x=0.106g；

所以樣品中的Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=；

（4）實驗操作中沒有失誤，多次測量的結(jié)果均偏大，可能的原因是逸出的二氧化碳中含有水蒸汽。