Question

3．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)小組的同學(xué)為了探究實(shí)驗(yàn)室中久置的氫氧化鈉固體的成分，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你參與他們進(jìn)行的探究活動(dòng)：
【提出問(wèn)題】久置氫氧化鈉固體的成分是什么？
【猜想與假設(shè)】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
【實(shí)驗(yàn)與探究】
（1）實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)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．	始終沒(méi)有氣泡產(chǎn)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．	產(chǎn)生白色沉淀	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）為了進(jìn)一步的驗(yàn)證猜想結(jié)果，小明同學(xué)提出如下實(shí)驗(yàn)方案：繼續(xù)步驟二的實(shí)驗(yàn)，過(guò)濾，然后向?yàn)V液中滴加無(wú)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(xué)立即對(duì)小明同學(xué)的方案提出了質(zhì)疑，通過(guò)查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無(wú)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(rèn)為該方案的操作步驟中應(yīng)該改進(jìn)的是滴加足量的氯化鋇溶液．
（3）實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)展開(kāi)討論，又提出了一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量來(lái)證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．實(shí)驗(yàn)如下：準(zhǔn)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(yīng)后過(guò)濾、洗滌、干燥稱得沉淀的質(zhì)量為n克，若猜想Ⅱ成立，則m與n的關(guān)系式為（用含m和n的等式或不等式表示，下同）m=$\frac{106n}{197}$；若猜想Ⅲ成立，則m與n的關(guān)系式又為m＞$\frac{106n}{197}$．
【反思與交流】
久置的固體氫氧化鈉變質(zhì)的原因是（用化學(xué)方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】
全部是NaOH，全部是Na₂CO₃；，是NaOH和Na₂CO₃；
【實(shí)驗(yàn)與探究】
氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水，碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
氯化鋇和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉；
碳酸鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
【反思與交流】
氫氧化鈉能和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水．

解答 解：【猜想與假設(shè)】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
故填：NaOH和Na₂CO₃．
【實(shí)驗(yàn)與探究】
（1）實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)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．	始終沒(méi)有氣泡產(chǎn)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．	產(chǎn)生白色沉淀	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

故填：Ⅰ；BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl．
（2）氯化鋇溶液呈中性，不能使無(wú)色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿性，能使酚酞變紅，因此該方案的操作步驟中應(yīng)滴加足量的氯化鋇溶液，使碳酸鈉完全反應(yīng)，如果無(wú)色酚酞變紅，則猜想Ⅲ成立；若酚酞不變紅，則猜想Ⅱ成立．
故填：堿；滴加足量的氯化鋇溶液．
（3）解：設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
       106    197
        x     ng
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{ng}$，
x=$\frac{106n}{197}$g，
如果m=$\frac{106n}{197}$，則猜想Ⅱ成立，如果m＞$\frac{106n}{197}$，則猜想Ⅲ成立．
故填：m=$\frac{106n}{197}$；m＞$\frac{106n}{197}$．
【反思與交流】
久置的固體氫氧化鈉變質(zhì)的原因是氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．