Question

某學生為了測定實驗室中一瓶因保存不善而部分變質的氫氧化鈉中碳酸鈉的質量分數，設計了如圖所示的裝置（圖中鐵架臺已略去），實驗在27℃，101kPa下進行，實驗步驟如下：
①按圖連接好裝置；
②用天平準確稱取氫氧化鈉樣品2g，放入A中試管內，向B中集氣瓶內倒入飽和二氧化碳水溶液至瓶頸處；
③向分液漏斗中倒入稀硫酸，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，量筒中收集到飽和二氧化碳水溶液220mL．
請回答下列問題：
（1）判斷氫氧化鈉發生變質的實驗現象是

 

；氫氧化鈉變質的原因是

 

．
（2）在實驗步驟①和②之間，還缺少一實驗步驟，該實驗步驟是

 

．
（3）B中集氣瓶盛裝的飽和二氧化碳水溶液不能用水代替，其理由是

 

．
（4）判斷實驗步驟③中滴入的稀硫酸已過量的標志是

 

．
（5）氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數為

 

（在27℃，101kPa時二氧化碳的密度為1.8g/L；二氧化碳的體積等于排出的飽和二氧化碳水溶液的體積．）
（6）用上述裝置不能測定已部分變質的氫氧化鈉樣品中氫氧化鈉的質量分數，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）氫氧化鈉如果變質會生成碳酸鈉，加稀硫酸能產生二氧化碳氣體．
（2）做實驗時連接好儀器一定要檢查裝置的氣密性．
（3）根據實驗目的“通過測二氧化碳的體積來計算藥品中碳酸鈉的含量”進行分析，
（4）證明過量，實際就是證明碳酸鈉反應完．
（5）量筒中收集到飽和二氧化碳水溶液220mL即為反應生成的二氧化碳的體積，由此，生成二氧化碳的質量為：220 mL/1000×1.8 g/L=0.396 g．根據二氧化碳的質量及反應的化學方程式便可求出碳酸鈉的質量，就能得出樣品中碳酸鈉的質量分數．

解答：解：（1）氫氧化鈉是堿，可以和空氣中的二氧化碳反應，生成碳酸鈉而變質，若變質生成的碳酸鈉與稀硫酸會生成二氧化碳氣體．
（2）做有氣體參與的連續性實驗的一般步驟是，連接裝置→檢驗裝置氣密性→裝藥品→做實驗．
（3）本題的實驗目的是通過測二氧化碳的體積來計算藥品中碳酸鈉的含量，所以必須保證二氧化碳的準確性，因為二氧化碳可以溶于水，所以用飽和的二氧化碳水溶液，可以避免二氧化碳的減少．
（4）證明硫酸過量，即證明碳酸鈉反應完，所以可以繼續滴一滴硫酸，沒有氣泡產生．
（5）解：生成二氧化碳的質量為：

220

1000

L×1.8 g/L=0.396 g
設樣品中含碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                 44
 x                 0.396g

106

x

=

44

0.396g

，解之得：x=0.954g
∴樣品中碳酸鈉的質量分數=

0.954g

2g

×100%=47.7%
（6）變質的氫氧化鈉中除了有碳酸鈉外，含有氫氧化鈉吸收空氣中的水分，因為題中沒法測出水的質量，也就不能計算氫氧化鈉的質量分數．
故答案為：（1）稀硫酸滴在氫氧化鈉樣品上有氣泡產生； 氫氧化鈉吸收了空氣中的二氧化碳，生成碳酸鈉 
（2）檢查裝置的氣密性 
（3）避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測定結果偏低
（4）繼續滴入稀硫酸，不再產生氣泡 
（5）47.7% 
（6）不能測出部分變質的氫氧化鈉中所含的水分．

點評：本題是一道相當綜合的試題，試題以氫氧化鈉在空氣中變質為切入點，將初中兩種重要的物質的化學性質進行了考查，同時涉及了裝置的連接、根據化學方程式的計算和實驗過程的探究等．本題學生值得研究．