Question

某校學(xué)生在配制氫氧化鈉溶液后忘記塞瓶塞．對(duì)于該溶液是否變質(zhì)，他們提出了如下假設(shè)：
假設(shè)一：該溶液沒有變質(zhì)
假設(shè)二：該溶液部分變質(zhì)
假設(shè)三：該溶液全部變質(zhì)
他們提出氫氧化鈉溶液變質(zhì)的理由是

 

．
Ⅰ．定性研究
為了驗(yàn)證以上假設(shè)，甲組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：（提示：氯化鋇溶液顯中性）

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
方案1	取少量氫氧化鈉溶液放入試管中，滴入2滴無色酚酞試液	無色酚酞試液變紅	假設(shè)一成立
方案2	取少量氫氧化鈉溶液放入試管中，滴入過理BaCl2溶液，再滴入無色酚酞試液	有白色沉淀產(chǎn)生，酚酞變紅	假設(shè)   成立
		有白色沉淀產(chǎn)生，酚酞不變紅	假設(shè)   成立

【交流討論】
乙組同學(xué)認(rèn)為他們的實(shí)驗(yàn)方案不嚴(yán)密，方案一不能證實(shí)溶液沒有變質(zhì)．后經(jīng)研究，方案一改進(jìn)如下：取少量該溶液于試管中，加入足量的

 

，若無氣泡產(chǎn)生，則假設(shè)一成立．
最后經(jīng)過同學(xué)們共同努力，得出結(jié)論：假設(shè)二成立．于是他們繼續(xù)研究下去．
Ⅱ．定量探究
【提出問題】【該瓶溶液中碳酸鈉的質(zhì)量是多少呢？
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】同學(xué)們討論后認(rèn)為只要收集上述實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算就可以得出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量．你認(rèn)為該相關(guān)數(shù)據(jù)是

 

．
（1）測(cè)定二氧化碳的體積，甲組同學(xué)設(shè)計(jì)了圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺(tái)等固定裝置已略去），取待測(cè)樣品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①如圖1所示，連接好裝置，檢查裝置氣密性良好；
②稱一定量的樣品置于燒杯中，加入適量水混合，完全溶解后全部倒入圖1的燒瓶中，向分液漏斗中加入足量稀鹽酸待用；
③將量氣管液面調(diào)節(jié)到“0”刻度，并使量氣管內(nèi)液面與油層相平，打開止水夾和分液漏斗活塞；
④反應(yīng)結(jié)束后，再次調(diào)節(jié)量氣管內(nèi)液面與油層液面相平，讀出氣體體積；
⑤查得CO₂的密度，計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【問題討論】
圖1中油層的作用為

 

，油層上方留有空氣，會(huì)使測(cè)量結(jié)果

 

（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）．中和反應(yīng)明顯放出熱量，滴加稀鹽酸后，發(fā)生裝置里發(fā)生的中和反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生可能使測(cè)定結(jié)果

 

（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）．
（2）測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量．乙組同學(xué)提出了可以用如圖2裝置測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量（鐵架臺(tái)、鐵夾等固定用裝置已略去，堿石灰是固體氫氧化鈉和生石灰的混合物）．
取10.0g待測(cè)樣品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．連接好裝置，并檢查氣密性；
b．打開彈簧夾，緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；
c．稱量裝置D的質(zhì)量為83.4g；
d．關(guān)閉彈簧夾，慢慢滴加Y溶液，至不再產(chǎn)生氣泡為止；
e．打開彈簧夾，再次緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；
f．再次稱量裝置D的質(zhì)量為84.5g．

【交流討論】
①試劑X、Y、Z依次最適宜選用

 

（選填字母）
A．氫氧化鈉溶液   濃鹽酸    濃硫酸        B．澄清石灰水    稀鹽酸     稀硫酸
C．氫氧化鈉溶液   稀硫酸    濃硫酸        D．濃硫酸    稀硫酸    氫氧化鈉溶液
②步驟e中通入空氣的作用是

 

．
③若沒有裝置C，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果

 

（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同）；若沒有裝置E，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果

 

．
【交流討論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）丙組同學(xué)提出還可以用如圖3方案測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量
①該實(shí)驗(yàn)要求加入的A溶液必須過量，檢查A溶液已過量的方法是

 

②操作B的名稱是

 

，該操作用到的玻璃儀器有

 

．

Answer 1

分析：物質(zhì)在存放時(shí)要防止變質(zhì)，變質(zhì)的原因可能與空氣中的某種成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，比如氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿性物質(zhì)能與空氣中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鹽，而導(dǎo)致化學(xué)試劑失效．因此檢驗(yàn)方法可以從如何檢驗(yàn)碳酸根離子出發(fā)．對(duì)于測(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量或體積，可以將碳酸根離子與酸反應(yīng)生成二氧化碳，再通過測(cè)定體積的裝置測(cè)出體積或通過吸收劑吸收計(jì)算出質(zhì)量．

解答：解：他們提出氫氧化鈉溶液變質(zhì)的理由是氫氧化鈉能夠與空氣中的二氧化碳反應(yīng)．
故填：氫氧化鈉能夠與空氣中的二氧化碳反應(yīng)．
Ⅰ．定性研究 
加入過量的氯化鋇溶液時(shí)，如果滴加酚酞試液時(shí)變紅色，說明溶液中含有氫氧化鈉，是部分變質(zhì)；如果酚酞試液不變色，說明是全部變質(zhì)；
故填：二；三．
【交流討論】
如果向該溶液中加入過量的稀鹽酸時(shí)，沒有氣泡產(chǎn)生，說明沒有變質(zhì)．
故填：稀鹽酸．
Ⅱ．定量探究  
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
該相關(guān)數(shù)據(jù)是生成二氧化碳的體積或質(zhì)量．
故填：生成二氧化碳的體積或質(zhì)量．   
（1）【問題討論】
圖1中油層的作用是隔絕CO₂和水，防止CO₂溶于水并和水反應(yīng)．
 故填：隔絕CO₂和水，防止CO₂溶于水并和水反應(yīng)．
油層上方留有空氣不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
故填：不受影響．    
滴加稀鹽酸后，鹽酸能和氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)，化學(xué)方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．     
故填：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．    
滴加稀鹽酸后，鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)放出熱量，使氣體體積膨脹，這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生可能使測(cè)定結(jié)果偏大．
故填：偏大．
（2）①氫氧化鈉溶液能夠除去空氣中的二氧化碳，稀硫酸沒有揮發(fā)性，濃硫酸能夠吸收水，試劑X、Y、Z依次是氫氧化鈉溶液、稀硫酸、濃硫酸最適宜．
故填：C．   
②步驟e中通入空氣的作用是使裝置中的CO₂全部被堿石灰吸收．
故填：使裝置中的CO₂全部被堿石灰吸收．   
③若沒有裝置C，水進(jìn)入堿石灰中，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大；若沒有裝置E，空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入堿石灰中，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大．
故填：偏大； 偏大．
【交流討論】
解：設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x
生成二氧化碳的質(zhì)量為：84.5g-83.4g=1.1g，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      1.1g
  

106

44

=

x

1.1g

  
x=2.65g 
  部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

2.65g

10.0g

×100%=26.5%
答：碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.5%．
（3）①該實(shí)驗(yàn)要求加入的A溶液必須過量，檢查A溶液已過量的方法：取濾液向其中加入Na₂CO₃溶液，生成白色沉淀．
故填：取濾液向其中加入Na₂CO₃溶液，生成白色沉淀．
②操作B的名稱是過濾，該操作用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗．
故填：過濾；玻璃棒、燒杯、漏斗．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了氫氧化鈉的性質(zhì)以及碳酸根的檢驗(yàn)方法及其計(jì)算，計(jì)算時(shí)要注意步驟的規(guī)范性．