Question

【題目】實驗室有一瓶長期暴露在空氣中的氫氧化鈉固體，某興趣小組的同學對該樣品的成分及含量進行了探究。

【實驗探究一】為得到純凈的氫氧化鈉固體，并測定NaOH的純度，設計的實驗過程如下圖。請回答下列問題：

①長期暴露在空氣中的氫氧化鈉固體樣品，所含雜質是（1） ，操作B中加入的試劑是（2） ；（以上填寫化學式或物質名稱均可）

②操作A、B 的名稱分別為（3） 、（4） ；

③若要測定該固體中NaOH的純度，實驗過程中一定還需用到的儀器是（5） 。

【實驗探究二】為了測定NaOH的純度，小紅同學設計如圖裝置（鐵架臺略去）。己知，碳酸氫鈉溶液不吸收二氧化碳。

④寫出指定儀器的名稱：

甲（6） 、乙（7） ；

⑤實驗中取用樣品質量要控制在一定范圍內，如果樣品用量過多，造成的后果是（8） ；

⑥取l0g樣品進行實驗，根據實驗數據，通過計算可知產生了CO2 0.11g ，求原樣品中NaOH的純度，寫出計算過程。

（9）【實驗反思】

⑦利用該實驗裝置，若操作正確，裝置氣密性良好，測定的NaOH純度也將（10） （填“偏大”或“偏小”），理由是（11） 。

Answer 1

【答案】（1）Na2CO3；

（2）Ca（OH）2

（3）溶解

（4）過濾

（5）托盤天平

（6）分液漏斗

（7）量筒

（8）樣品過多，中和反應放熱太多導致氣體膨脹，測定誤差偏大

（9）97.35%

（10）偏大

（11）裝置內最終殘留的二氧化碳無法排盡

【解析】

試題分析：①②暴露在空氣中的氫氧化鈉易與二氧化碳反應生成碳酸鈉而變質；通過操作B后得到了固體和液體，說明操作B是過濾，加入的試劑把碳酸鈉轉化為了沉淀，由于最后得到的是氫氧化鈉，那么加入的試劑是氫氧化鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉；固體加水會發生溶解，故操作A是溶解；

③若要測定該固體中NaOH的純度，那么要知道樣品的質量和生成的沉淀的質量，故需要托盤天平；

⑤由圖可知，該實驗中加入的藥品是硫酸，硫酸既會與碳酸鈉反應生成二氧化碳也會與氫氧化鈉發生中和反應，而中和反應是放熱反應，若樣品過多，那么中和反應放熱太多導致氣體膨脹，測定誤差偏大；

⑥碳酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，利用化學方程式根據二氧化碳與碳酸鈉反應的質量比即可計算出碳酸鈉的質量，樣品的質量減去碳酸鈉的質量即為樣品中氫氧化鈉的質量。

設碳酸鈉的質量為x，

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 0.11g

106／44 =x／0.11g

X=0.265g

那么樣品中氫氧化鈉的質量=10g-0.265g=9.735g

氫氧化鈉的質量分數=9.735g／10g ×100% =97.35%

⑦由于裝置內最終殘留的二氧化碳無法排盡，故計算出的碳酸鈉的質量偏小，那么氫氧化鈉的質量分數會偏大。