Question

6．同學們運用對比的學習方法探究堿的性質．

實驗一 觀察固體表面	實驗二 向兩塊固體表面滴加稀鹽酸	實驗三 振蕩3個塑料瓶

（1）由實驗一、二可知，氫氧化鈉會吸收空氣的H₂O、CO₂，因此要密封保存．
（2）實驗三中可觀察到三個軟塑料瓶變癟的程度大小為A＞B＞C，對比A瓶與C（選填“B”或“C”）瓶的實驗現象可證明CO₂能與NaOH發生反應．
（3）同學們設計如下兩種方案鑒別氫氧化鈉溶液與氫氧化鈣兩種飽和溶液．

實驗一	實驗二	分析
	微熱（不考慮水分蒸發）	兩種方案中均觀察到A試管內出現白色渾濁，則A中溶液為飽和氫氧化鈣溶液；；方案二的設計原理是氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減小，氫氧化鈉的溶解度隨溫度升高而增大．

（4）某同學發現工業上使用的氫氧化鈉固體標簽如圖所示，于是對其成分進行了探究：

【提出問題】氫氧化鈉中含有什么雜質？
【查閱資料】
①在化工生產中，原料往往不能完全轉化為產品．
②工業上制取NaOH的反應原理是：2NaCl+2H₂O$\stackrel{通電}{→}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，然后蒸發溶劑獲得NaOH固體．
③堿性的Na₂CO₃溶液與中性的CaCl₂溶液發生復分解反應．
【提出猜想】氫氧化鈉中含有的雜質為碳酸鈉和氯化鈉．提出上述猜想的理由是原料中的NaCl未完全反應，氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉．
【進行實驗】取固體于試管中，加水溶解并向溶液中加入過量稀鹽酸
【實驗結論】溶液中有明顯現象，證明雜質中一定含有碳酸鈉．
【反思評價】該同學想進一步證明固體中的氫氧化鈉，實驗方案是取少量固體于試管中加水溶解，加入過量的氯化鈣溶液使沉淀完全，靜置后向上層清液中滴加酚酞溶液，溶液變紅，則固體中含有氫氧化鈉．
（5）某碳酸鈉樣品中含有少量氯化鈉．現稱量11g該樣品放入燒杯中，然后加入一定量溶質的質量分數為14.6%的稀鹽酸，至恰好完全反應，去除溶液中的水分，最終得到12.1g氯化鈉固體．計算：
①碳酸鈉樣品中碳酸鈉的質量；
②反應后所得溶液中溶質的質量分數．（結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據氫氧化鈉的化學性質進行分析；
（2）根據二氧化碳與氫氧化鈉、氫氧化鈣、水的反應；
（3）根據氫氧化鈉與氫氧化鈣的溶解性進行分析；
（4）【提出猜想】根據氫氧化鈉的制法和變質進行分析；
【反思評價】②根據氫氧根離子驗證進行分析；
（5）①分析反應可發現，反應前為碳酸鈉和氯化鈉的混合物，而反應后得到固體為氯化鈉，質量增加了12.1g-11g=1.1g，而該過程中是固體的質量增加了，所以可以根據差量法進行解答；
②反應后溶液的質量為反應前樣品的質量+稀鹽酸的質量-生成的二氧化碳的質量，然后結合溶液中溶質的質量分數的計算公式進行計算即可．

解答 解：（1）由上圖實驗一、二可知，氫氧化鈉會吸收空氣的 H₂O、CO₂，因此要密封保存；
（2）實驗三中可觀察到三個軟塑料瓶變癟的程度大小為A＞B＞C，A瓶內發生反應為二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應，對比A瓶與C瓶的實驗現象可證明CO₂能與NaOH發生反應；
（3）考慮氫氧化鈉與氫氧化鈣的溶解性：兩種方案中均觀察到A試管內出現白色渾濁，A中試劑為飽和氫氧化鈣溶液；方案二的設計原理是利用了氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減少；氫氧化鈉的溶解度隨溫度升高而升高；兩者的溶解度受溫度影響情況不同；

實驗一	實驗二	分析
	微熱（不考慮水分蒸發）	兩種方案中均觀察到A試管內出現白色渾濁，則A中溶液為飽和氫氧化鈣溶液；方案二的設計原理是氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減小，氫氧化鈉的溶解度隨溫度升高而增大

（4）【提出猜想】根據工業制取NaOH的反應原理是：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，然后蒸發溶劑獲得NaOH固體；可能有氯化鈉沒有全部反應，又因為氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉；
【反思評價】②要驗證氫氧化鈉，首先要排除碳酸鈉的干擾，可以取少量固體于試管中加水溶解，加入過量的氯化鈣溶液使沉淀完全，靜置后向上層清液中滴加酚酞溶液，溶液變紅，則固體中含有氫氧化鈉；
（5）設碳酸鈉的質量為x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑ 
106    73    117                     44   
x     $\frac{73x}{106}$   $\frac{117x}{106}$                  $\frac{44x}{106}$            
則11g-x+$\frac{117x}{106}$=12.1g
解得：x=10.6g
②反應后所得溶液中溶質的質量分數為：$\frac{12.1g}{11g+7.3g+14.6g-4.4g}$×100%≈21.4%   
答：①碳酸鈉樣品中碳酸鈉的質量為10.6g；
②反應后所得溶液中溶質的質量分數為21.4%．
故答案為：（1）H₂O、CO₂；（2）C；
（3）飽和氫氧化鈣溶液；氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減小，氫氧化鈉的溶解度隨溫度升高而增大；

實驗一	實驗二	分析
		飽和氫氧化鈣溶液；氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減小，氫氧化鈉的溶解度隨溫度升高而增大

（4）【提出猜想】原料中的NaCl未完全反應，氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉；
【反思評價】②取少量固體于試管中加水溶解，加入過量的氯化鈣溶液使沉淀完全，靜置后向上層清液中滴加酚酞溶液，溶液變紅，則固體中含有氫氧化鈉；
（5）①碳酸鈉樣品中碳酸鈉的質量為10.6g；
②反應后所得溶液中溶質的質量分數為21.4%．

點評 熟練掌握二氧化碳和氫氧化鈉、氫氧化鈣的化學性質，能夠根據物質的性質設計實驗對物質進行鑒別，在學習中要注意培養自己設計實驗的能力．