Question

【題目】（17分）實驗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)，樣品表面有白色粉末。某興趣小組的同學(xué)對該樣品的成分及含量進行了探究。

【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Na2CO3；

猜想Ⅱ：部分變質(zhì)，該樣品中含有NaOH和Na2CO3。

（1）則NaOH變質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

【查閱資料】

①堿性的Na2CO3溶液可以與中性的CaCl2溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。

②二氧化碳在飽和的碳酸氫鈉溶液中幾乎不溶解，在27℃、101kPa時的密度為1.8 g·L－1。

【實驗探究1】

（2）為確定該樣品的成分，小明設(shè)計了如下實驗方案，請你一起完成下列實驗報告。

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
(a)取少量樣品溶于水，加入 ；	有白色沉淀產(chǎn)生	該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(b)靜置，向 。		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)？

【實驗探究2】

小紅同學(xué)設(shè)計了如下圖所示的裝置（鐵架臺略去），在27℃、101kPa下按下列步驟進行實驗：

①按圖連接好裝置；

②用托盤天平準(zhǔn)確稱取該樣品2g，放入A中試管內(nèi)，向B中集氣瓶中倒入X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X溶液220mL。

（3）在實驗步驟①和②之間，還缺少一實驗步驟，該實驗步驟是 。

（4）B中集氣瓶盛裝的X溶液應(yīng)為 溶液。

（5）試管中原有的空氣對實驗結(jié)果 （選填“有”或“沒有”）明顯影響。

（6）變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 （精確至1%）。

【提出問題3】怎樣提純該樣品得到較純凈的氫氧化鈉固體？

【實驗探究3】

為了得到較純凈的氫氧化鈉固體，小亮明設(shè)計了如下圖所示的實驗流程。

（7）操作②的名稱是 ，為了使樣品充分溶解，操作①中還要用到的玻璃儀器是 。

（8）該實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（9）最終所得氫氧化鈉固體的質(zhì)量 變質(zhì)樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

【反思與交流】

（10）敞口放置的氫氧化鈉溶液容易變質(zhì)，所以試劑瓶要 塞密封保存。

（11）通過本題，你學(xué)會了定性檢驗氫氧化鈉的變質(zhì)、定量測定變質(zhì)后某成分的含量，以及除雜提純物質(zhì)。為了得到可靠的實驗結(jié)果，探究過程中你需要思考問題有 （填數(shù)字序號）；

①選擇試劑種類

②確定試劑用量

③試劑產(chǎn)地

④實驗裝置與步驟的設(shè)計

⑤實驗安全環(huán)保

⑥測量中減少誤差

（12）【實驗探究1】中的檢驗和【實驗探究3】中的除雜都將碳酸鈉進行了轉(zhuǎn)化，但二者目的不同，它們分別是 。

Answer 1

【答案】（1）2NaOH + CO2 == Na2CO3 + H2O

（2）

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
過量的CaCl2溶液		CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaCl
向上層清液中滴加酚酞溶液	變紅

（3）檢查裝置的氣密性

（4）飽和的碳酸氫鈉

（5）沒有

（6）48%

（7）過濾 玻璃棒

（8）Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

（9）大于

（10）橡皮或橡膠

（11）①②④⑤⑥

（12）檢驗中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉是為了消除對氫氧化鈉檢驗的干擾，除雜中是將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉

【解析】

試題分析：（1）NaOH變質(zhì)是吸收了空氣中的二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH + CO2 == Na2CO3 + H2O

（2）要確定該樣品的成分，即既要證明是否含有碳酸鈉還有證明是否含氫氧化鈉，因為最終的實驗結(jié)論是證明猜想Ⅱ成立，說明既有氫氧化鈉，又有碳酸鈉，所以在證明碳酸鈉的同時，又不能影響氫氧化的檢驗，故不能加酸，這樣會把氫氧化鈉反應(yīng)掉，無法檢驗氫氧化鈉，也不能加堿，這樣會生成新的堿，也同樣影響氫氧化鈉的檢驗，故只能加入鹽溶液

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
過量的CaCl2溶液		CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaCl
向上層清液中滴加酚酞溶液	變紅

（3）由于實驗過程中會產(chǎn)生氣體，在實驗步驟①和②之間，還缺少一實驗步驟，該實驗步驟是檢查裝置的氣密性

（4）制得的二氧化碳?xì)怏w中可能混有硫酸雜質(zhì)，故B中集氣瓶盛裝的X溶液應(yīng)為飽和的碳酸氫鈉，以除去二氧化碳?xì)怏w中的雜質(zhì)，同時還可以防止二氧化碳溶解在水中

（5）由于主要是利用產(chǎn)生氣體，形成壓強，將裝置B中的水壓入量筒內(nèi)，故試管中原有的空氣對實驗結(jié)果沒有影響

（6）由于反應(yīng)結(jié)束后，量筒中收集到X溶液220mL ，即反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為220mL ，幾根二氧化碳的密度，二氧化碳的質(zhì)量=0.22L×1.8 g·L－1=0.396g，根據(jù)化學(xué)方程式：Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑中Na2CO3與CO2的質(zhì)量關(guān)系，即可求出Na2CO3的質(zhì)量，進而可計算變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

解：設(shè)Na2CO3的質(zhì)量為x

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4/span>+H2O+CO2↑

106 44

x 0.396g

106：44=x：0.396g

x=0.954g

變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.954g/2g×100%=48%

（7）操作②是將硅和液體分離，名稱是：過濾；為了使樣品充分溶解，操作①中還要用到的玻璃儀器是玻璃棒

（8）要除去氫氧化鈉中的碳酸鈉，加入的物質(zhì)只能與碳酸鈉反應(yīng)，且不能引入新的雜質(zhì)，所以應(yīng)加入Ca(OH)2溶液，故發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

（9）由于除碳酸鈉雜質(zhì)的時候生成了氫氧化鈉，故最終所得氫氧化鈉固體的質(zhì)量大于變質(zhì)樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量

（10）敞口放置的氫氧化鈉溶液容易變質(zhì)，故要密封保存，同時堿液會與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)，不能用玻璃瓶塞，所以試劑瓶要用橡皮或橡膠塞密封保存

（11）定性檢驗氫氧化鈉的變質(zhì)、定量測定變質(zhì)后某成分的含量，以及除雜提純物質(zhì)，為了得到可靠的實驗結(jié)果，探究過程中你需要思考問題除了不需要考慮試劑產(chǎn)地，其他①②④⑤⑥都需要考慮

（12）【實驗探究1】中的檢驗和【實驗探究3】中的除雜都將碳酸鈉進行了轉(zhuǎn)化，但二者目的不同，它們分別是：檢驗中將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉是為了消除對氫氧化鈉檢驗的干擾，除雜中是將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氫氧化鈉