Question

17．實驗室有一瓶長期放置的氫氧化鈉固體，某興趣小組同學欲對該固體變質情況進行探究．
Ⅰ固體的成分分析
【提出問題】該瓶氫氧化鈉固體是否變質，變質情況如何？
【查閱資料】①氫氧化鈉在空氣中容易變質但不會轉化為NaHCO₃；
②CaCl₂溶液的pH=7，碳酸鈉溶液的pH?7
③CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH
④堿石灰是CaO和NaOH的混合物
【提出猜想】猜想Ⅰ：固體未變質
猜想Ⅱ：固體全部變質
猜想Ⅲ：固體部分變質
【原因分析】氫氧化鈉在空氣中變質的原因是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O（用化學方程式表示）．
【進行實驗】小聰同學取少量樣品于燒杯中，用足量水溶解，再向溶液中滴入幾滴酚酞試液，溶液變紅，由此他得出猜想Ⅰ正確，但其他同學很快予以否定，否定的理由是碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液都顯堿性，都能使酚酞試液變紅色，為了進一步得出結論，組內其他三位同學分別取小聰實驗后的溶液于試管中，進行如下表所示實驗．

同學	小紅	小美	小伍
實驗操作	加入適量氫氧化鈣溶液	加入過量氯化鈣溶液	加入過量稀硫酸

【實驗結論】小紅、小美的實驗中都觀察到有白色沉淀生成且溶液仍是紅色，于是他們都得出猜想Ⅲ正確．
【反思評價】（一）老師指出，僅憑小紅的實驗操作和現(xiàn)象無法確定猜想Ⅲ正確，理由是碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，產(chǎn)生的氫氧化鈉干擾對樣品中氫氧化鈉的檢驗．
（二）根據(jù)小美的結論推測小伍實驗現(xiàn)象是開始無明顯現(xiàn)象，一會兒后產(chǎn)生氣泡，溶液由紅色逐漸變成無色．
Ⅱ固體中各成分含量
【提出問題】如何測定變質的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質量分數(shù)？
【進行實驗】化學小組同學設計了如下實驗裝置．

①小明同學認為通過測定裝置 I中反應前后B的質量差，再通過相應計算，就可測定Na₂CO₃的純度，小組內同學通過討論認為不可以，其理由可能是濃鹽酸易揮發(fā)，揮發(fā)出的氯化氫氣體也被裝置B吸收了；
②小剛同學在大家討論的基礎上，設計了裝置II．請分析：裝置II中A的作用吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；若無裝置C，對測定結果造成的影響是偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）；
【實驗結論】稱取10g樣品于圓底燒瓶中，實驗結束后，測得裝置D增重2.2g，請你計算出樣品中Na₂CO₃質量分數(shù)．（寫出計算過程）
【反思評價】①聯(lián)想到空氣中有CO₂，所以實驗室中的氫氧化鈉應密封保存．
②若將上述5g氫氧化鈉固體全部溶解在45g水中，得到的溶液中氫氧化鈉質量分數(shù)小于10%（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 Ⅰ固體的成分分析
氫氧化鈉能和空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉和水；
碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液都是顯堿性的溶液，都能使酚酞試液變紅色；
碳酸鈉能和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉；
氫氧化鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉和水，碳酸鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳；
Ⅱ固體中各成分含量
濃鹽酸易揮發(fā)，鹽酸能和氫氧化鈉反應生成氯化鈉和水；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
稱取10g樣品于圓底燒瓶中，實驗結束后，測得裝置D增重2.2g，說明反應生成了2.2g的二氧化碳．

解答 解：Ⅰ固體的成分分析
【原因分析】氫氧化鈉在空氣中變質的原因是氫氧化鈉能和空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
【進行實驗】他得出猜想Ⅰ正確，但其他同學很快予以否定，否定的理由是碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液都顯堿性，都能使酚酞試液變紅色，因此無論氫氧化鈉是否變質，溶液都能使酚酞試液變紅色．
故填：碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液都顯堿性，都能使酚酞試液變紅色．
【反思評價】（一）老師指出，僅憑小紅的實驗操作和現(xiàn)象無法確定猜想Ⅲ正確，理由是：碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，產(chǎn)生的氫氧化鈉干擾對樣品中氫氧化鈉的檢驗．
故填：碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，產(chǎn)生的氫氧化鈉干擾對樣品中氫氧化鈉的檢驗．
（二）小美的實驗中都觀察到有白色沉淀生成且溶液仍是紅色，說明氫氧化鈉部分變質，即樣品中含有氫氧化鈉和碳酸鈉，加入過量稀硫酸時，稀硫酸先和氫氧化鈉反應，后和碳酸鈉反應，因此小伍實驗現(xiàn)象是開始無明顯現(xiàn)象，一會兒后產(chǎn)生氣泡，溶液由紅色逐漸變成無色．
故填：開始無明顯現(xiàn)象，一會兒后產(chǎn)生氣泡，溶液由紅色逐漸變成無色．
Ⅱ固體中各成分含量
【進行實驗】化學小組同學設計了如下實驗裝置．
①小組內同學通過討論認為不可以，其理由可能是：濃鹽酸易揮發(fā)，揮發(fā)出的氯化氫氣體也被裝置B吸收了．
故填：濃鹽酸易揮發(fā)，揮發(fā)出的氯化氫氣體也被裝置B吸收了．
②裝置II中A的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
若無裝置C，水蒸氣會進入D裝置中，導致測定的二氧化碳質量偏大，進一步導致測定結果偏大．
故填：吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；偏大．
【實驗結論】設10g樣品中碳酸鈉的質量為x，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
106                                          44
x                                           2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$，
x=5.3g，
樣品中碳酸鈉質量分數(shù)為：$\frac{5.3g}{10g}$×100%=53%，
答：樣品中碳酸鈉質量分數(shù)為53%．
【反思評價】①聯(lián)想到空氣中有CO₂，為了防止氫氧化鈉和二氧化碳反應，實驗室中的氫氧化鈉應密封保存．
故填：密封．
②若將上述5g氫氧化鈉固體全部溶解在45g水中，由于固體中含有碳酸鈉，因此氫氧化鈉的質量小于5g，得到的溶液中氫氧化鈉質量分數(shù)小于10%．
故填：小于．

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．