Question

3．某化學實驗活動小組的同學為了探究實驗室中久置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：
【猜想與假設】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH、Na₂CO₃．
【實驗探究】
（1）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，然后滴加氫氧化鋇溶液．	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BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）為了進一步的驗證猜想結果，小明同學提出了如下實驗方案：雞血步驟二的實驗，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，但碳酸鈉溶液呈堿性（填“酸”或“堿”）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繼續(xù)滴加氯化鋇溶液至過量，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．
（3）實驗小組的同學展開討論，又提出了一個定量試驗方案，通過測定產生沉淀的質量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．試驗如下：準確稱量m克固體樣品中于試管中，加熱蒸餾水完全溶解，然后滴加足量氯化鋇溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥稱的沉淀的質量為n克，若猜想Ⅲ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）$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思與交流】久置固體氫氧化鈉變質的原因是（用化學方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

Answer 1

分析 氫氧化鈉能夠和空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉和水；
氫氧化鈉能和稀鹽酸反應生成氯化鈉和水；
碳酸鈉能和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；
碳酸鈉能和氯化鋇反應生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉；
氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色．

解答 解：【猜想與假設】
久置氫氧化鈉固體的成分可能全部是NaOH，也可能全部是Na₂CO₃，也可能是NaOH、Na₂CO₃．
故填：NaOH、Na₂CO₃．
【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；

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：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；
故填：堿； 繼續(xù)滴加氯化鋇溶液至過量，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．
（3）設碳酸鈉的質量為x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
         106      197
          x       ng
$\frac{106}{x}=\frac{197}{ng}$，
x=$\frac{106}{197}$ng，
若猜想Ⅲ成立，則m與n的關系式為：$\frac{106}{197}$ng＜mg，即$\frac{106}{197}$n＜m，
故填：$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思與交流】
久置的固體氫氧化鈉變質的原因是：氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應生成了碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．