Question

工業(yè)燒堿（NaOH）具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得，但工業(yè)燒堿中常含有雜質(zhì)碳酸鈉．某化學(xué)學(xué)習小組同學(xué)圍繞工業(yè)燒堿展開系列研究．

探究一：工業(yè)燒堿中是否含有碳酸鈉
【查閱資料】碳酸鈉和氯化鈣能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)．
小紅指出可選用下列實驗藥品來探究：稀鹽酸、酚酞試液、CaCl₂溶液．
（1）小組同學(xué)經(jīng)過討論后，一致認為使用

 

藥品不能達到探究目的，理由是

 

．
（2）請根據(jù)選用的實驗藥品完成下列實驗報告：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取少量工業(yè)燒堿樣品配成溶液后，滴加過量   4R		工業(yè)燒堿中含有碳酸鈉，產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的化學(xué)方程式：   ．

探究二：測定工業(yè)燒堿樣品的純度
小組同學(xué)利用如圖所示裝置測定工業(yè)燒堿樣品的純度（固定裝置省略）
【實驗步驟】
①按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性；
②稱量一定量的燒堿樣品和干燥管C的質(zhì)量；
③打開彈簧夾K，鼓入N₂一段時間；
④接入裝置C、D，關(guān)閉彈簧夾K，裝置A中加入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；
⑤重復(fù)步驟③操作，至干燥管C質(zhì)量不再增加．
試回答下列相關(guān)問題：
（1）裝置B中濃硫酸的作用是

 

；已知堿石灰的主要成分是CaO和NaOH，則裝置D的作用是

 

．
（2）步驟③操作的目的是

 

；如果步驟⑤沒有重復(fù)步驟③的操作，則測定燒堿樣品的純度將

 

（選填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（3）步驟⑤中干燥管C質(zhì)量不再增加，說明

 

，寫出NaOH與生成的氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（4）下列操作會影響到測量結(jié)果的是

 

（填序號）．
A．把稀硫酸改為稀鹽酸                  B．稀硫酸過量
C．鼓入N₂時間較長                      D．省略裝置D．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：探究一：
（1）從碳酸鈉和氫氧化鈉都是堿性去分析解答；
（2）從如何區(qū)分碳酸鈉和氫氧化鈉的方法去分析解答；
探究二：
（1）實驗裝置圖中各裝置的作用去分析解答；
（2）從步驟③和步驟⑤的作用去分析解答；
（3）從氫氧化鈉的二氧化碳的反應(yīng)生成物去分析解答；
（4）A、從稀鹽酸具有揮發(fā)性去分析解答；
B、從稀硫酸過量的目的去分析解答；
C、從鼓入氮氣的作用去分析解答；
D、從D裝置的作用去分析解答．

解答：解：探究一：
（1）題目中指出想要證明工業(yè)燒堿中含有碳酸鈉，選用的藥品中：①稀鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O，稀鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；可以得出向工業(yè)燒堿中加入稀鹽酸，如果放出氣體，可以證明含有碳酸鈉；②由題目中資料可知：氯化鈣可以和碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，化學(xué)方程式為：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl，和氫氧化鈉不反應(yīng)，因此可以得出向工業(yè)燒堿溶液中滴加氯化鈣溶液，如果有沉淀生成也可以證明含有碳酸鈣；③由于碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液一樣也是堿性的，因此加入酚酞試液后二者都會變成紅色，現(xiàn)象相同，無法證明工業(yè)燒堿中含有碳酸鈉．故答案為：酚酞試液      碳酸鈉溶液也是堿性的；
（2）由題目中實驗結(jié)論可以看出：工業(yè)燒堿中含有碳酸鈉，因此只要證明碳酸鈉的存在就可以了．由上面（1）中的分析可以看出選擇稀鹽酸和氯化鈣溶液都可以；故答案為：稀鹽酸（或CaCl₂溶液）   產(chǎn)生氣泡（或沉淀）  Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑（或CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl）
探究二：
  由題目中圖所示裝置測定工業(yè)燒堿樣品的純度，其方法是通過裝置C吸收裝置A中碳酸鈉和稀硫酸產(chǎn)生的二氧化碳氣體，根據(jù)C裝置增加的質(zhì)量就是裝置A中碳酸鈉和稀硫酸產(chǎn)生的二氧化碳氣體的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳氣體的質(zhì)量求得碳酸鈉的質(zhì)量，利用總質(zhì)量減去碳酸鈉的質(zhì)量即是工業(yè)燒堿中氫氧化鈉的質(zhì)量，進而求出氫氧化鈉的純度．
（1）由于堿石灰不但可以吸收二氧化碳氣體，還可以吸收水分，要想C裝置增加的質(zhì)量只是A裝置中產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，就要除去A裝置中產(chǎn)生的二氧化碳氣體中的水分，因此在通入C裝置前要有除去水分的裝置B（濃硫酸具有吸水性），還要防止外界空氣中的水分和二氧化碳氣體進入C裝置，因此加上的D裝置．故答案為：
吸收二氧化碳氣體中的水分      防止外界空氣中的水分和二氧化碳進入C裝置；
（2）通過步驟③“打開彈簧夾K，鼓入N₂一段時間”將裝置A和裝置B中在實驗前中含有的空氣（空氣中含有水分的二氧化碳）使裝置A和B中充滿氮氣（氮氣不和堿石灰反應(yīng)），如果沒有步驟③，則裝置A和裝置B中的二氧化碳和水分進入C裝置，就會使C裝置增加的質(zhì)量偏大，造成計算出碳酸鈉的質(zhì)量偏大；而在步驟⑤中重復(fù)③的目的是讓反應(yīng)后存在于裝置A和B中的二氧化碳全部進入C裝置，否則，會使進入C裝置的二氧化碳質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致計算出碳酸鈉的質(zhì)量偏小，使氫氧化鈉的質(zhì)量偏高．故答案為：把裝置A、B中含有二氧化碳和水分的空氣排盡，以免影響測量結(jié)果      偏高；
（3）步驟⑤中干燥管C質(zhì)量不再增加，說明已經(jīng)沒有二氧化碳可以吸收，表示生成的二氧化碳已完全被吸收，氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，其化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；故答案為：生成的二氧化碳已完全被吸收   2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（4）A、把稀硫酸改為稀鹽酸，由于稀鹽酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的氯化氫氣體會和堿石灰發(fā)生反應(yīng)，使C裝置的質(zhì)量偏大；故A會影響；
B、為使碳酸鈉完全反應(yīng)，就必須讓稀硫酸過量；故對實驗結(jié)果不影響；
C、鼓入N₂時間較長，由于氮氣不和堿石灰發(fā)生反應(yīng)，所以鼓入氮氣時間較長對實驗結(jié)果無影響；
D、省略裝置D，會使外界空氣中的水分和二氧化碳進入C裝置，使C裝置的質(zhì)量偏大，對實驗結(jié)果有影響；
故答案為：AD．

點評：做題時要認真分析圖中每個裝置的作用．