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，觀察發現，樣品表面有白色粉末。某興趣小組的同學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？

【提出猜想】通過分析，提出如下猜想：

猜想Ⅰ：已完全變質，該樣品中只含Na2CO3；

猜想Ⅱ：部分變質，該樣品中含有NaOH和Na2CO3。

（1）則NaOH變質反應的化學方程式為 。

【查閱資料】

①堿性的Na2CO3溶液可以與中性的CaCl2溶液發生復分解反應。

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	實驗現象	實驗結論
(a)取少量樣品溶于水，加入 ；	有白色沉淀產生	該反應的化學方程式為
(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樣品中碳酸鈉的質量分數？

【實驗探究2】

小紅同學設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用托盤天平準確稱取該樣品2g，放入A中試管內，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，關閉活塞。反應結束后，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溶液應為 溶液。

（5）試管中原有的空氣對實驗結果 （選填“有”或“沒有”）明顯影響。

（6）變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數為 （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）該實驗中發生反應的化學方程式為 。

（9）最終所得氫氧化鈉固體的質量 變質樣品中氫氧化鈉的質量（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，所以試劑瓶要 塞密封保存。

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

①選擇試劑種類

②確定試劑用量

③試劑產地

④實驗裝置與步驟的設計

⑤實驗安全環保

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	實驗現象	實驗結論
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化為產品氫氧化鈉

【解析】

試題分析：（1）NaOH變質是吸收了空氣中的二氧化碳，反應的化學方程式為：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	實驗現象	實驗結論
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）制得的二氧化碳氣體中可能混有硫酸雜質，故B中集氣瓶盛裝的X溶液應為飽和的碳酸氫鈉，以除去二氧化碳氣體中的雜質，同時還可以防止二氧化碳溶解在水中

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

（6）由于反應結束后，量筒中收集到X溶液220mL ，即反應產生的二氧化碳氣體為220mL ，幾根二氧化碳的密度，二氧化碳的質量=0.22L×1.8 g·L－1=0.396g，根據化學方程式：Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑中Na2CO3與CO2的質量關系，即可求出Na2CO3的質量，進而可計算變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數

解：設Na2CO3的質量為x

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4/span>+H2O+CO2↑

106 44

x 0.396g

106：44=x：0.396g

x=0.954g

變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數=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，加入的物質只能與碳酸鈉反應，且不能引入新的雜質，所以應加入Ca(OH)2溶液，故發生反應的化學方程式為：Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

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

（10）敞口放置的氫氧化鈉溶液容易變質，故要密封保存，同時堿液會與玻璃中的二氧化硅反應，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、定量測定變質后某成分的含量，以及除雜提純物質，為了得到可靠的實驗結果，探究過程中你需要思考問題除了不需要考慮試劑產地，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化，但二者目的不同，它們分別是：檢驗中將碳酸鈉轉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化為產品氫氧化鈉