Question

4．某化學實驗活動小組的同學為了探究實驗室中久置的氫氧化鈉固體的成分，進行了有關實驗，請你參與他們進行的探究活動．
【提出問題】久置氫氧化鈉固體的成分是什么？
【猜想與假設】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
【實驗與探究】
實驗如下：

實驗操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論及解釋
步驟一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸．	實驗過程中有氣泡產生．	則證明猜想Ⅰ成立
步驟二：另取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氯化鋇溶液．	實驗過程中產生 白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．此過程中發(fā)生反應的化學方程式為BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）為了進一步的驗證猜想結果，小明同學提出如下實驗方案：繼續(xù)步驟二的實驗，過濾，然后向濾液中滴加無色酚酞試液，若酚酞變紅，則猜想Ⅲ成立；若酚酞不變紅，則猜想Ⅱ成立．
 小華同學立即對小明同學的方案提出了質疑，通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿（填“酸”或“堿”）性，能使酚酞變紅，因此他認為該方案的操作步驟中應該改進的是將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液．
（3）實驗小組的同學展開討論，又提出了一個定量實驗方案，通過測定產生沉淀的質量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．實驗如下：準確稱取m克固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加足量氯化鋇溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥稱得沉淀的質量為n克，若猜想Ⅱ成立，則m與n的關系式為（用含m和n的等式或不等式表示，下同）n=$\frac{197m}{106}$；若猜想Ⅲ成立，則m與n的關系式為0＜n＜$\frac{197m}{106}$．
【反思與交流】久置的固體氫氧化鈉變質的原因是（用化學方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
【提出問題二】
某興趣小組對部分變質的氫氧化鈉固體進行提純，設計了如下操作流程，請回答：

（1）步驟①中玻璃棒的作用是：攪拌，加速溶解．
（2）濾渣A的成分是CaCO₃（填化學式）；步驟③所包含的具體操作是加熱濃縮、降溫結晶、過濾，母液C中一定含有的溶質是氫氧化鈉、氫氧化鈣．
（3）步驟②反應的化學方程式為Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH；加入過量Ca（OH）₂的目的是將溶液中的碳酸鈉全部轉化成氫氧化鈉．

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據(jù)氫氧化鈉若變質，其產物為碳酸鈉，所以可以結合題中的猜想完成解答；
【實驗與探究】（1）根據(jù)碳酸鈉可以和稀鹽酸反應生成氣體，而氫氧化鈉和稀鹽酸反應時沒有明顯現(xiàn)象，氯化鋇溶液和碳酸鈉反應生成白色沉淀進行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液反應生成了氫氧化鈉呈堿性，可以使酚酞變紅，所以為了防止反應生成的氫氧化鈉干擾實驗應該加入過量的氯化鋇溶液進行分析；
（3）根據(jù)氯化鋇和碳酸鈉溶液反應的化學方程式可以得出m和n的關系，然后根據(jù)題中的信息進行解答即可；
【反思與交流】氫氧化鈉溶液變質是由于和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應生成了碳酸鈉的緣故，可以據(jù)此寫出該反應的化學方程式；
【提出問題二】（1）根據(jù)玻璃棒在溶解過程中的作用進行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，氫氧化鈉的溶解度受溫度影響較大，以及加入的氫氧化鈣是過量的進行分析；
（3）根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉進行分析．

解答 解：【猜想與假設】氫氧化鈉若變質，其產物為碳酸鈉，若氫氧化鈉部分變質，則該固體為氫氧化鈉和碳酸鈉混合物；
【實驗與探究】（1）碳酸鈉可以和稀鹽酸反應生成氣體，所以若沒有明顯現(xiàn)象，則該固體中沒有碳酸鈉，即只有氫氧化鈉，即猜想Ⅰ成立；
氯化鋇溶液和碳酸鈉反應生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉，所以若觀察到產生了白色沉淀，則說明在該固體中含有碳酸鈉，即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立；該化學方程式為：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl；
（2）通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿性，能使酚酞變紅；而碳酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液反應生成了氫氧化鈉，可以是酚酞變紅，所以為了防止碳酸鈉干擾實驗應該將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液；
（3）假設所取的mg固體全部為碳酸鈉，則：
Na₂CO₃+BaCl₂═BaCO₃↓+2NaCl 
106             197
m                 n
$\frac{106}{m}$=$\frac{197}{n}$
即：n=$\frac{197m}{106}$；
若猜想Ⅱ成立，即全部是碳酸鈉，那么n和m的關系為：n=$\frac{197m}{106}$；
若猜想Ⅲ成立，即所取固體為碳酸鈉和氫氧化鈉的混合物，所以生成的碳酸鋇的質量n＜$\frac{197m}{106}$；
【反思與交流】氫氧化鈉溶液變質是由于和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應生成了碳酸鈉的緣故，化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
【提出問題二】（1）玻璃棒在溶解過程中的作用是：攪拌，加速溶解；
（2）碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，所以濾渣A是CaCO₃，氫氧化鈉的溶解度受溫度影響較大，所以步驟③所包含的具體操作是加熱濃縮、降溫結晶、過濾，加入的氫氧化鈣是過量的，所以母液C中一定含有的溶質是：氫氧化鈉、氫氧化鈣；
（3）碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，化學方程式為：Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，加入過量Ca（OH）₂的目的是：將溶液中的碳酸鈉全部轉化成氫氧化鈉．
故答案為：【猜想與假設】固體為氫氧化鈉和碳酸鈉；
【實驗與探究】（1）

實驗操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論及解釋
步驟一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸．	實驗過程中始終沒有氣泡產生．	則證明猜想Ⅰ成立．
步驟二：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氯化鋇溶液．	實驗過程中產生 白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立，此過程中發(fā)生反應的化學方程式為 BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）堿，將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液；
（3）n=$\frac{197m}{106}$，n＜$\frac{197m}{106}$；
【反思與交流】2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
【提出問題二】（1）攪拌，加速溶解；
（2）CaCO₃，降溫結晶，氫氧化鈉、氫氧化鈣；
（3）Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，將溶液中的碳酸鈉全部轉化成氫氧化鈉．

點評 在檢驗氫氧化鈉是否是部分變質與檢驗是否變質是有區(qū)別的，檢驗變質只需用鹽酸就可以了，而檢驗部分變質，還要檢驗是否有氫氧化鈉，常用氯化鈣溶液或是氯化鋇溶液來進行檢驗．