Question

20．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)，樣品表面有白色的粉末．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(wèn)題1】該樣品中含有哪些物質(zhì)？
【提出猜想】通過(guò)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．
則變質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
【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在飽和的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，加入足量的氯化鈣溶液；	白色沉淀產(chǎn)生	該反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
（2）將上述反應(yīng)后的混合液過(guò)濾， 取濾液加入無(wú)色酚酞試液．	酚酞試液變紅色	證明猜想Ⅱ成立

【提出問(wèn)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)如圖1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(pán)天平準(zhǔn)確稱取該樣品2.0g，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(kāi)活塞，讓稀硫酸滴入試管中至過(guò)量，關(guān)閉活塞．反應(yīng)結(jié)束后，量筒中收集到飽和碳酸氫氧化鈉溶液220mL．請(qǐng)回答下列問(wèn)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)步驟是檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（2）B中集氣瓶盛裝的飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替，其理由是二氧化碳?xì)怏w部分溶解在水中影響氣體體積的測(cè)量；

（3）變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48%．（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%）
【研究與討論】小明同學(xué)認(rèn)這小紅的設(shè)計(jì)方案過(guò)于繁雜，他認(rèn)為用托盤(pán)天平準(zhǔn)確稱取該樣品2.0g后，只需要再稱量裝置A反應(yīng)前的總質(zhì)量（mA_前）和完全反應(yīng)后裝置A的總質(zhì)量（mA_后），就能測(cè)量出該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（1）小明認(rèn)為反應(yīng)中產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量等于m_A前-m_A后（填數(shù)學(xué)表達(dá)式），從而輕易的計(jì)算出該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）小明計(jì)算出該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的結(jié)果數(shù)據(jù)偏大，請(qǐng)你幫助他分析分析，原因可能是該反應(yīng)過(guò)程中放熱反應(yīng)，導(dǎo)致一部分水以水蒸氣的形式逸出．
【提出問(wèn)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)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)流程．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）操作②中加入的適量某種試劑是氫氧化鈣溶液（只寫(xiě)一種）；
（2）最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量大于變質(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】
實(shí)驗(yàn)探究1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，請(qǐng)說(shuō)出其中一個(gè)目的：將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，以免干擾氫氧化鈉的檢驗(yàn)．

Answer 1

分析 【提出猜想】
氫氧化鈉能和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，從而變質(zhì)；
【實(shí)驗(yàn)探究1】
氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
【實(shí)驗(yàn)探究2】
凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
二氧化碳能夠溶于水；
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
【研究與討論】
反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量；
溫度升高時(shí)，水蒸發(fā)的較快；
【實(shí)驗(yàn)探究3】
碳酸鈉能和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉；
【實(shí)驗(yàn)反思】
相同的操作過(guò)程，目的不一定相同．

解答 解：【提出猜想】
氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
【實(shí)驗(yàn)探究1】
實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下表所示：

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，加入足量的氯化鈣溶液；	白色沉淀產(chǎn)生	該反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
（2）將上述反應(yīng)后的混合液過(guò)濾， 取濾液加入無(wú)色酚酞試液．	酚酞試液變紅色	證明猜想Ⅱ成立

【實(shí)驗(yàn)探究2】
（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)步驟是檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（2）B中集氣瓶盛裝的飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替，其理由是二氧化碳?xì)怏w部分溶解在水中影響氣體體積的測(cè)量；
（3）設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
  106                   44
   x               1.8g/L×0.22L
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{1.8g/L×0.22L}$，
x=0.954g，
變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.954g}{2.0g}$×100%=48%．
故填：檢驗(yàn)裝置的氣密性；二氧化碳?xì)怏w部分溶解在水中影響氣體體積的測(cè)量；48%．
【研究與討論】
（1）小明認(rèn)為反應(yīng)中產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量等于m_A前-m_A后，從而輕易的計(jì)算出該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）原因可能是該反應(yīng)過(guò)程中放熱反應(yīng)，導(dǎo)致一部分水以水蒸氣的形式逸出．
故填：m_A前-m_A后；該反應(yīng)過(guò)程中放熱反應(yīng)，導(dǎo)致一部分水以水蒸氣的形式逸出．
【實(shí)驗(yàn)探究3】
（1）操作②中加入的適量某種試劑是氫氧化鈣溶液或氫氧化鋇溶液；
（2）最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量大于變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量，這是因?yàn)榉磻?yīng)生成了一部分氫氧化鈉．
故填：氫氧化鈣溶液；大于．
【實(shí)驗(yàn)反思】
實(shí)驗(yàn)探究1中，將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，以免干擾氫氧化鈉的檢驗(yàn)；
實(shí)驗(yàn)探究3中，將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉，變廢為寶．
故填：將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，以免干擾氫氧化鈉的檢驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．