Question

氫氧化鈉固體及溶液在空氣中很容易發生變質生成碳酸鈉．

（1）甲同學在實驗室里發現一瓶敞口放置的氫氧化鈉溶液，對其變質情況進行了如下探究．
【猜想與假設】該氫氧化鈉溶液已部分變質．
【實驗與結論】

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
a．取少量該溶液于一支試管中，加入 足量的氯化鈣溶液	有白色沉淀生成	該氫氧化鈉溶液已變質
b．將步驟a所得的液體靜置，取上層清液于另一支試管中，滴加 無色酚酞試液	酚酞試液變紅	該氫氧化鈉溶液已部分變質

【拓展探究】甲同學又嘗試通過實驗除去該氫氧化鈉溶液中含有的碳酸鈉，方案如下：
向該溶液中加入

氫氧化鈣

，充分反應后，經

過濾

操作，即可除去該氫氧化鈉溶液中含有的雜質．
（2）乙同學在實驗室里發現少量部分變質的氫氧化鈉固體，嘗試通過實驗測定其中碳酸鈉的質量分數．
【設計和進行實驗】乙同學設計了如圖所示的實驗裝置（鐵架臺、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待測樣品，進行實驗．實驗步驟如下：
a．連接好裝置，并檢查氣密性；
b．打開彈簧夾，緩緩通入一段時間空氣；
c．稱量裝置D的質量為83.4g；
d．關閉彈簧夾，慢慢滴加Y溶液，至不再產生氣泡為止；
e．打開彈簧夾，再次緩緩通入一段時間空氣；
f．再次稱量裝置D的質量為84.5g．
【交流討論】
①試劑X、Y、Z依次最適宜選用

C

（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

將B中產生的二氧化碳全部趕到D裝置中

．
③若沒有裝置C，則會導致測定結果

偏大

（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同）；若沒有裝置E，則會導致測定結果

偏大

．
【交流討論】根據實驗中測得的有關數據，計算部分變質的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質量分數．

Answer 1

分析：（1）【實驗與結論】主要看物質中是否含有碳酸鈉，即測定碳酸根的存在，所以用鈣離子來驗證碳酸根的存在，并除去碳酸根離子，再利用酚酞試液測定氫氧根離子的存在即可；【拓展探究】除雜質要根據加入的試劑只能與雜質反應，不能引入新的雜質考慮．
（2）①本題主要是根據D裝置中質量的增加量，就是生成的二氧化碳的質量，所以一開始要除去空氣中二氧化碳，通過加入的試劑與碳酸鈉反應生成二氧化碳，反應后還需除去二氧化碳中的水蒸氣，最后將二氧化碳吸收；②主要考慮反應完成后B中會存有很多的二氧化碳；③沒有C就會把水蒸氣誤認為是二氧化碳在進行分析；沒有裝置E空氣中二氧化碳和水會進入D裝置，再進一步進行分析．
【交流討論】根據D裝置質量的增加量計算出生成的二氧化碳的質量，再利用方程式計算出碳酸鈉的質量，再除以總質量即可．

解答：解：（1）【實驗與結論】根據實驗結論：該氫氧化鈉溶液已變質，說明其中已含有碳酸鈉，所以要檢驗是否含有碳酸根即可，又因為第二步中需要檢驗是否含有氫氧根，而碳酸鈉也顯堿性，所以第一步加入的試劑不僅要驗證出有碳酸根離子，還需要除去碳酸根離子，所以加入試劑氯化鈣即可，因為氯化鈣顯中性，與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，氯化鈉也顯中性，所以加入氯化鈣，如果有白色沉淀生成，說明有碳酸鈉存在，即已經變質；將步驟a所得的液體靜置，取上層清液于另一支試管中，滴加酚酞試液，如果變紅，說明溶液顯堿性，即含有氫氧化鈉，說明部分變質；
【拓展探究】除去碳酸鈉主要是除去其中的碳酸根離子，可以用鈣離子把碳酸根離子沉淀出來，又因為不能引入新的雜質，所以加入氫氧化鈣就行，然后通過過濾將碳酸鈣沉淀過濾出來；
（2）①A中試劑的作用主要是除去空氣中的二氧化碳，所以用氫氧化鈉溶液即可，B中加入的試劑主要是與碳酸鈉反應生成二氧化碳，所以加入酸，不能是濃鹽酸，可以是稀硫酸或稀鹽酸；C中作用是除去混在二氧化碳中的水蒸氣，所以用濃硫酸即可；
②由于反應結束后，B裝置中會含有很多二氧化碳，所以通過通入空氣將B裝置中的二氧化碳排到D裝置中；
③若沒有裝置C，會把水蒸氣誤認為是二氧化碳，導致二氧化碳質量偏多，通過計算得到的碳酸鈉質量偏大，所以結果偏大；沒有裝置E空氣中二氧化碳和水會進入D裝置導致二氧化碳質量偏多，通過計算得到的碳酸鈉質量偏大，所以結果偏大；
④由D裝置中質量增加了84.5g-83.4g=1.1g，所以生成二氧化碳質量為1.1g，設要生成1.1g二氧化碳需參加反應的碳酸鈉質量為X則：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
 X                     1.1g
根據

106

44

=

X

1.1g

解得X=2.65g，所以部分變質的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質量分數為：

2.65g

10g

×100%=26.5%．
故答案為：（1）【實驗與結論】

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
a．取少量該溶液于一支試管中，加入 足量的氯化鈣溶液	有白色沉淀生成	該氫氧化鈉溶液已變質
b．將步驟a所得的液體靜置，取上層清液于另一支試管中，滴加 無色酚酞試液	酚酞試液變紅	該氫氧化鈉溶液已部分變質

【拓展探究】氫氧化鈣；過濾；
（2）①C；②將B中產生的二氧化碳全部趕到D裝置中；③偏大；偏大；④26.5%．

點評：解答本題的關鍵是在驗證變質的氫氧化鈉中是否含有氫氧化鈉時，不能直接用酚酞試液，因為碳酸鈉也顯堿性，應該先把碳酸鈉除去后再加入酚酞試液；除雜質時加入的試劑只能與雜質反應，不能引入新的雜質；要理解該裝置圖中每一步的用途．