Question

17．實(shí)驗(yàn)室有一瓶長(zhǎng)期放置的氫氧化鈉固體，某興趣小組同學(xué)欲對(duì)該固體變質(zhì)情況進(jìn)行探究．
Ⅰ固體的成分分析
【提出問(wèn)題】該瓶氫氧化鈉固體是否變質(zhì)，變質(zhì)情況如何？
【查閱資料】①氫氧化鈉在空氣中容易變質(zhì)但不會(huì)轉(zhuǎn)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(zhì)
猜想Ⅱ：固體全部變質(zhì)
猜想Ⅲ：固體部分變質(zhì)
【原因分析】氫氧化鈉在空氣中變質(zhì)的原因是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】小聰同學(xué)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(xué)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(jìn)一步得出結(jié)論，組內(nèi)其他三位同學(xué)分別取小聰實(shí)驗(yàn)后的溶液于試管中，進(jìn)行如下表所示實(shí)驗(yàn)．

同學(xué)	小紅	小美	小伍
實(shí)驗(yàn)操作	加入適量氫氧化鈣溶液	加入過(guò)量氯化鈣溶液	加入過(guò)量稀硫酸

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】小紅、小美的實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)】（一）老師指出，僅憑小紅的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象無(wú)法確定猜想Ⅲ正確，理由是碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，產(chǎn)生的氫氧化鈉干擾對(duì)樣品中氫氧化鈉的檢驗(yàn)．
（二）根據(jù)小美的結(jié)論推測(cè)小伍實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象，一會(huì)兒后產(chǎn)生氣泡，溶液由紅色逐漸變成無(wú)色．
Ⅱ固體中各成分含量
【提出問(wèn)題】如何測(cè)定變質(zhì)的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】化學(xué)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置．

①小明同學(xué)認(rèn)為通過(guò)測(cè)定裝置 I中反應(yīng)前后B的質(zhì)量差，再通過(guò)相應(yīng)計(jì)算，就可測(cè)定Na₂CO₃的純度，小組內(nèi)同學(xué)通過(guò)討論認(rèn)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(xué)在大家討論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了裝置II．請(qǐng)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(wú)裝置C，對(duì)測(cè)定結(jié)果造成的影響是偏大（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】稱(chēng)取10g樣品于圓底燒瓶中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)得裝置D增重2.2g，請(qǐng)你計(jì)算出樣品中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
【反思評(píng)價(jià)】①聯(lián)想到空氣中有CO₂，所以實(shí)驗(yàn)室中的氫氧化鈉應(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)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(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉；
氫氧化鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水，碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)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(yīng)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(chēng)取10g樣品于圓底燒瓶中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)得裝置D增重2.2g，說(shuō)明反應(yīng)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(zhì)的原因是氫氧化鈉能和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】他得出猜想Ⅰ正確，但其他同學(xué)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(wú)論氫氧化鈉是否變質(zhì)，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(píng)價(jià)】（一）老師指出，僅憑小紅的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象無(wú)法確定猜想Ⅲ正確，理由是：碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，產(chǎn)生的氫氧化鈉干擾對(duì)樣品中氫氧化鈉的檢驗(yàn)．
故填：碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，產(chǎn)生的氫氧化鈉干擾對(duì)樣品中氫氧化鈉的檢驗(yàn)．
（二）小美的實(shí)驗(yàn)中都觀察到有白色沉淀生成且溶液仍是紅色，說(shuō)明氫氧化鈉部分變質(zhì)，即樣品中含有氫氧化鈉和碳酸鈉，加入過(guò)量稀硫酸時(shí)，稀硫酸先和氫氧化鈉反應(yīng)，后和碳酸鈉反應(yīng)，因此小伍實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象，一會(huì)兒后產(chǎn)生氣泡，溶液由紅色逐漸變成無(wú)色．
故填：開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象，一會(huì)兒后產(chǎn)生氣泡，溶液由紅色逐漸變成無(wú)色．
Ⅱ固體中各成分含量
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】化學(xué)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置．
①小組內(nèi)同學(xué)通過(guò)討論認(rèn)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(wú)裝置C，水蒸氣會(huì)進(jìn)入D裝置中，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏大，進(jìn)一步導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大．
故填：吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；偏大．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】設(shè)10g樣品中碳酸鈉的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.3g}{10g}$×100%=53%，
答：樣品中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%．
【反思評(píng)價(jià)】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(yīng)，實(shí)驗(yàn)室中的氫氧化鈉應(yīng)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(zhì)量小于5g，得到的溶液中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%．
故填：小于．

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)．