Question

某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對(duì)一瓶敞口放置的氫氧化鈉產(chǎn)生了興趣，甲乙兩組同學(xué)圍繞這瓶氫氧化鈉進(jìn)行了一系列的探究活動(dòng)．

提出問題

①氫氧化鈉是否完全變質(zhì)②樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

查閱資料

①氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水．
②向氫氧化鈉和碳酸鈉混合物中加入鹽酸時(shí)，鹽酸先與氫氧化鈉反應(yīng)，再與碳酸鈉反應(yīng)；

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一：探究氫氧化鈉固體的變質(zhì)情況．
①取少量該固體樣品置于試管中，向其中加入稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，說明該樣品中含有碳酸鈉，由此可確定該固體已發(fā)生變質(zhì)．則反應(yīng)方程式為：

Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑

．
②如果氫氧化鈉已經(jīng)完全變質(zhì)，甲組同學(xué)認(rèn)為取少量固體溶于水，向其中滴加無(wú)色酚酞后，溶液應(yīng)呈無(wú)色，乙組同學(xué)思考后認(rèn)為甲組同學(xué)的想法是錯(cuò)誤的，原因是：

碳酸鈉和氫氧化鈉溶液都顯堿性，使酚酞試液變成紅色

．
③為探究該固體中是否還有未變質(zhì)的氫氧化鈉，同學(xué)們又進(jìn)行了如下表所示的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)將下表填寫完整．

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	結(jié)論或化學(xué)方程式
除去碳酸鈉	取少量該固體樣品溶于水配成溶液，滴加適量的氯化鈣溶液，充分反應(yīng)后過濾	產(chǎn)生白色沉淀	有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓
檢驗(yàn)是否含有氫氧化鈉	向過濾后的濾液中滴入 酚酞試液	變紅	該樣品中含有氫氧化鈉

實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定其中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

設(shè)計(jì)方案

①甲組同學(xué)：稱取20.00樣品，放入過量的鹽酸直到反應(yīng)停止，共收集到4.40g二氧化碳．（設(shè)計(jì)思路：根據(jù)樣品與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．）
②乙組同學(xué)：稱取20.00g樣品，加水配成溶液，向溶液中加入過量的澄清石灰水．過濾、洗滌、干燥，共得到白色沉淀10.00g．（設(shè)計(jì)思路：根據(jù)樣品與石灰水反應(yīng)生成沉淀碳酸鈣的質(zhì)量，先求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．）

解決問題

根據(jù)兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請(qǐng)你幫助他們計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：（任選一組寫出計(jì)算過程）

交流與反思

（1）在交流時(shí)，老師問同學(xué)們“能否用上述實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)計(jì)算出樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”，甲乙兩組的同學(xué)都一致認(rèn)為可以．但小明思考后，覺得甲、乙兩種方案都不妥，理由是：

樣品中有水，無(wú)法測(cè)出樣品的氫氧化鈉的質(zhì)量

．
（2）小明又重新設(shè)計(jì)新方案：先用電子秤準(zhǔn)確稱取20.00g變質(zhì)的NaOH樣品放入錐形瓶中，用電子秤秤得錐形瓶及樣品的總質(zhì)量為70.00g，再把175.00g7.3%稀鹽酸平均分成7份依次加入樣品中，每次充分反應(yīng)用電子秤秤得錐形瓶及所盛物質(zhì)的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

加入鹽酸的次數(shù)	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	第七次
錐形瓶及所盛物質(zhì)的總質(zhì)量	95.00	120	145	170	192.8	215.6	240.6

（2）請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

40.0%

（不要寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析：實(shí)驗(yàn)一：①根據(jù)鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳進(jìn)行解答；
②根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈉溶液的堿性分析；
③根據(jù)氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉底和氯化鈉以及氫氧化鈉能使酚酞試液變紅進(jìn)行解答；
實(shí)驗(yàn)二：【解決問題】根據(jù)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量或者生成碳酸鈣的質(zhì)量求出碳酸鈉的質(zhì)量進(jìn)而求出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答；
【交流與反思】（1）根據(jù)氫氧化鈉具有吸水性，樣品中除去碳酸鈉不只有氫氧化鈉還有水進(jìn)行解答．
（2）根據(jù)鹽酸先和氫氧化鈉反應(yīng)，沒有氣體生成，所以開始溶液質(zhì)量不變，氫氧化鈉反應(yīng)完畢后鹽酸再和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，質(zhì)量會(huì)減少進(jìn)行解答．

解答：解：實(shí)驗(yàn)一：①鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)方程式為Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②因?yàn)樘妓徕c和氫氧化鈉溶液都顯堿性，使酚酞試液變成紅色，所以不能先用酚酞試液檢驗(yàn)；
③氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和氯化鈉，氫氧化鈉溶液能使酚酞試液變紅．

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	結(jié)論或化學(xué)方程式
除去碳酸鈉	取少量該固體樣品溶于水配成溶液，滴加適量的氯化鈣溶液， 充分反應(yīng)后過濾	白色沉淀	有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓
檢驗(yàn)是否含有氫氧化鈉	向過濾后的濾液中滴入酚酞試液	變紅	該樣品中含有氫氧化鈉

實(shí)驗(yàn)二：【解決問題】①設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                    4.4g

106

x

=

44

4.4g

     x=10.6g
 樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

10.6g

20g

×100%=53.0% 
答：樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)53.0%．  
或②設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為y
Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                 100
y                   10.00g
  

106

y

=

100

10.00g

     y=10.6g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

10.6g

20g

×100%=53.0% 
答：樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)53.0%．   
【交流與反思】（1）氫氧化鈉具有吸水性，樣品中除去碳酸鈉不只有氫氧化鈉還有水，故甲、乙兩種方案都不妥；
（2）鹽酸先和氫氧化鈉反應(yīng)，沒有氣體生成，所以開始溶液質(zhì)量不變，氫氧化鈉反應(yīng)完畢后鹽酸再和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，質(zhì)量會(huì)減少．
由題中數(shù)據(jù)分析可知，前四次溶液質(zhì)量沒有變化，所以前四次反應(yīng)的鹽酸和氫氧化鈉消耗的．
氫氧化鈉消耗鹽酸的質(zhì)量為175.00g×4/7=100.0g
設(shè)樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為x．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40     36.5
x      100．Og×7.3%

40

x

=

36.5

100.0g×7.3%

       x=8.0g
樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

8.0g

20g

×100%=40.0%
答：樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0%．
故答案為：實(shí)驗(yàn)一：①Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
②產(chǎn)生白色沉淀；Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓； 酚酞試液；變紅；       
實(shí)驗(yàn)二：①設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                    4.4g

106

x

=

44

4.4g

     x=10.6g
 樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

10.6g

20g

×100%=53.0% 
答：樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)53.0%．  
或②設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為y
Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                 100
y                   10.00g
  

106

y

=

100

10.00g

     y=10.6g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

10.6g

20g

×100%=53.0% 
答：樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)53.0%．
【交流與反思】（1）理由是：樣品中有水，無(wú)法測(cè)出樣品的氫氧化鈉的質(zhì)量；
（2）40.0%．

點(diǎn)評(píng)：解答本題關(guān)鍵是要知道碳酸鈉顯堿性，也能使酚酞試液變紅色，只有先把碳酸鈉除掉才能再加入酚酞試液，驗(yàn)證是否含有氫氧化鈉．再進(jìn)行計(jì)算時(shí)利用質(zhì)量守恒計(jì)算反應(yīng)后溶液質(zhì)量比較直觀：反應(yīng)既不產(chǎn)生氣體又無(wú)沉淀，反應(yīng)后所得溶液質(zhì)量即為反應(yīng)前兩溶液的質(zhì)量和．