Question

小剛、小軍、小紅對一久置的NaOH白色粉末的成分進行探究并測定其成分的含量．
一、成分的確定
三位同學(xué)都作出以下的猜想：
①可能是NaOH；②可能是Na₂CO₃；③可能是NaOH與Na₂CO₃的混合物．做出②③猜想的依據(jù)是

 

（用化學(xué)方程式表示）
為了驗證①②③猜想，他們分別做了下面的實驗．
（1）小剛?cè)∩倭堪咨�粉末于試管中，再滴加稀HCl，有氣泡產(chǎn)生，由此可推出白色粉末中一定含有

 

，肯定猜想

 

（填序號）是錯誤的．
（2）小軍又取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中滴加酚酞試液，溶液變?yōu)榧t色．由此小軍結(jié)合小剛的實驗，認(rèn)為猜想③是正確的．小紅卻認(rèn)為小軍的所得結(jié)論不確切，因為

 

．
（3）為探究白色粉末是否含有NaOH，小紅設(shè)計了如下實驗方案：

①沉淀B的化學(xué)式為

 

．
②在操作1中要用到玻璃棒，其作用是

 

；在操作2中，除要用到鐵架臺（帶鐵圈）、燒杯、濾紙、玻璃棒外，還需補充的玻璃儀器是

 

．
③小剛認(rèn)為小紅的這個方案也有問題，理由是

 

．但只要稍加改進，就可以證明粉末中還含有NaOH，則小剛改進的方法是

 

．
小剛對小紅的實驗作了正確的改進后進行了實驗，實驗現(xiàn)象和小紅的一致，由此確定猜想③是正確的．
二、各成分含量的測定
三位同學(xué)利用電子天平共同作了以下測定實驗．

實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

稱   量   項   目	稱   量  時 間	質(zhì)量（g）
試樣		10.00
裝置+稀硫酸質(zhì)量		241.20
裝置+稀硫酸質(zhì)量+試樣	反應(yīng)開始后15秒	249.20
裝置+稀硫酸質(zhì)量+試樣	反應(yīng)開始后35秒	249.00
裝置+稀硫酸質(zhì)量+試樣	反應(yīng)開始后55秒	249.00

（1）寫出錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式：

 

；

 

．
（2）試通過分析表中數(shù)據(jù)計算出試樣中各成份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
三、實驗反思
有同學(xué)提出按上述實驗所測得試樣中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)會偏小，該同學(xué)的理由是（實驗操作均正確）：

 

．

Answer 1

分析：根據(jù)題設(shè)條件，按步分析，邏輯推理，層層推進，“對號入座”，得出結(jié)論．
解題時注意：（1）思維過程展示注意邏輯性；（2）發(fā)散性結(jié)論（幾種可能組合）按序排列分析，防止遺漏或重復(fù)；（3）表述要清楚．

解答：解：一、成分的確定
由于久置的氫氧化鈉可能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．因此能作出題干中的三種猜想．
（1）由于碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)時有氣泡產(chǎn)生，因此向固體中加入稀鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，就能說明固體中含有碳酸鈉．若固體中含有碳酸鈉，就能說明猜想①是錯誤的．
（2）溶液中存在Na₂CO₃也會使酚酞變紅，因此無色酚酞試液變紅時，不能說明一定含有氫氧化鈉．說明小軍的結(jié)論不確切，甚至有可能是錯誤的．
（3）向白色粉末中加水，粉末會溶解，為加速溶解，可以用玻璃棒攪拌，從而得到溶液A．因此操作1是溶解，在該操作中玻璃棒所起的作用是“攪拌，加速溶解”．
向溶液A中加入澄清石灰水至完全反應(yīng)后，經(jīng)操作2得到了沉淀B和溶液C，符合過濾操作的特點，因此操作2是過濾．在過濾操作中除了需要題干中提供的儀器外，還需要漏斗．
由于粉末中的物質(zhì)至多有氫氧化鈉和碳酸鈉，其中氫氧化鈉與石灰水不反應(yīng)，碳酸鈉能與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣，因此通過這一操作和現(xiàn)象，可以確定粉末中一定含有碳酸鈉，沉淀B一定是碳酸鈣．碳酸鈣的化學(xué)式為CaCO₃．
由于Na₂CO₃與Ca（OH）₂反應(yīng)后也有NaOH生成，因此這個方案不能證明白色粉末中是否含有NaOH．
改進方案：將滴加澄清石灰水改為過量的CaCl₂（或Ba（NO₃）₂或Ca（NO₃）₂或BaCl₂）即可．
二、各成分含量的確定
（1）通過以上的分析可知：白色粉末中含有氫氧化鈉和碳酸鈉．
稀硫酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和水．
該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O．
稀硫酸與碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳．
該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x．
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
10.00g×x-----241.20g+10.00g-249.00g=2.20g

106

44

=

10.00g×x

2.20g

，
x=53%
樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-53%=47%
【實驗反思】CO₂密度比空氣大，會有CO₂殘留在裝置中，造成最終稱得的質(zhì)量偏大，使計算出的CO₂質(zhì)量偏�。ɑ驖饬蛩釙�吸收空氣中的水分，造成最終稱得的質(zhì)量偏大，使計算出的CO₂質(zhì)量偏�。�．
故答案為：
一、成分的確定
CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
（1）Na₂CO₃①
（2）溶液中存在Na₂CO₃也會使酚酞變紅
（3）①CaCO₃
②攪拌，加速溶解；漏斗
③Na₂CO₃與Ca（OH）₂反應(yīng)后也有NaOH生成
改進方案：將滴加澄清石灰水改為過量的CaCl₂【或Ba（NO₃）₂或Ca（NO₃）₂或BaCl₂】即可．
二、各成分含量的確定
（1）方程式為2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
（2）樣品中Na₂CO₃53%，NaOH占47%
【實驗反思】CO₂密度比空氣大，會有CO₂殘留在裝置中，造成最終稱得的質(zhì)量偏大，使計算出的CO₂質(zhì)量偏�。ɑ驖饬蛩釙�吸收空氣中的水分，造成最終稱得的質(zhì)量偏大，使計算出的CO₂質(zhì)量偏小）

點評：本題主要考查利用氫氧化鈉和碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)確定久置的氫氧化鈉的成分、利用濃稀硫酸的性質(zhì)計算久置氫氧化鈉中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，難度較大．