20.實(shí)驗(yàn)室有一瓶長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)對該樣品的成分及含量進(jìn)行了探究.
【提出問題1】該樣品中含有哪些物質(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Na
2CO
3;
猜想Ⅱ:部分變質(zhì),該樣品中含有NaOH和Na
2CO
3.
則變質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO
2=Na
2CO
3+H
2O.
【查閱資料】
①堿性的Na
2CO
3溶液可以與中性的CaCl
2溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng);
②CO
2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,請你一起完成下列實(shí)驗(yàn)報告.
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)后的混合液過濾, 取濾液加入無色酚酞試液. | 酚酞試液變紅色 | 證明猜想Ⅱ成立 |
【提出問題2】如何測量該部分變質(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氧化鈉溶液220mL.請回答下列問題:
(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)方案過于繁雜,他認(rèn)為用托盤天平準(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,請你幫助他分析分析,原因可能是該反應(yīng)過程中放熱反應(yīng),導(dǎo)致一部分水以水蒸氣的形式逸出.
【提出問題3】怎樣提純該樣品得到純凈的氫氧化鈉固體?
【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.
請回答下列問題:
(1)操作②中加入的適量某種試劑是氫氧化鈣溶液(只寫一種);
(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,請說出其中一個目的:將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈣,以免干擾氫氧化鈉的檢驗(yàn).