Question

实验室有一瓶在空气中露置的氢氧化钠固体样品，某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。

（提出问题1）该样品中含有哪些物质？   

（提出猜想）通过分析，提出如下猜想：

猜想Ⅰ：该样品中只含Na₂CO₃；

猜想Ⅱ：该样品中含有NaOH和Na₂CO₃；

猜想Ⅲ：__________________。

则NaOH变质原因的化学方程式为__________________。

（查阅资料）

①碱性的Na₂CO₃溶液可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应；

②CO₂在饱和的碳酸氢钠溶液中几乎不溶解。

（实验探究1）

为确定该样品的成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。

实验操作	实验现象	实验结论
(1)取少量样品溶于水，加入足量 CaCl2溶液	______________	证明猜想Ⅲ不成立；该反应的化学方程式为__________
(2)将上述反应后的混合液过滤，取滤液加入____________；	溶液变红	证明猜想Ⅱ成立

（实验反思）

要除去NaOH中的Na₂CO₃应选择的化学试剂是_____________。

（提出问题2）如何测量该部分变质样品中碳酸钠的质量分数？

（实验探究2）

小红同学设计如图所示的装置(铁架台略去)，实验在27℃，101kPa 下进行，步骤如下：

 

①按图连接好装置；

②用托盘天平准确称取该样品2g，放入A中试管内，向B中集气瓶中倒入饱和的碳酸氢钠溶液至瓶颈处；

③向分液漏斗中加入稀硫酸，打开活塞，让稀硫酸滴入试管中至过量，关闭活塞。反应结束后，量筒中收集到饱和的碳酸氢钠溶液244mL。

请回答下列问题：

（1）在实验步骤①和②之间，还缺少一实验步骤，该实验步骤是_______________；

（2）B中集气瓶盛装的饱和的碳酸氢钠溶液不能用水代替，其理由是_______________；

（3）试管中原有的空气对实验结果是否有明显影响？______________（填“有”或“没有”）。

（4）变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为________________。（在27℃，101kPa时二氧化碳的密度为1.8g/L）（计算结果精确至1%）

Answer

该样品中只含NaOH 有白色沉淀产生 CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl 酚酞 氢氧化钙或氢氧化钡 检查装置气密性 二氧化碳能溶于水且要与水发生化学反应 没有 49%

【解析】

提出猜想：

氢氧化钠会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水，根据氢氧化钠变质的情况，如果氢氧化钠没有变质，则该样品中只含NaOH，氢氧化钠变质是与二氧化碳反应生成碳酸钠和水；反应方程式为：；

实验探究1：

猜想Ⅲ不成立，则固体中存在碳酸钠，氯化钙溶液和碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠，所以观察到产生了白色沉淀，则说明在该固体中含有碳酸钠，该反应的化学方程式为：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl；

碳酸钠被完全反应后，若溶液能够使酚酞溶液变红，则说明溶液呈碱性，从而可以判断该溶液中含有氢氧化钠。若酚酞试液没有变红，说明不含有氢氧化钠，则猜想Ⅰ成立；若酚酞试液变红，说明不含有氢氧化钠，则猜想Ⅱ成立；

实验反思：Na2CO3能与氢氧化钙（或氢氧化钡）反应生成碳酸钙（或碳酸钡）沉淀和氢氧化钠溶液，能除去杂质且没有引入新的杂质；要除去NaOH中的Na2CO3应选择的化学试剂是氢氧化钙或氢氧化钡；

实验探究2：

（1）做有气体参与的连续性实验的一般步骤是，连接装置→检验装置气密性→装药品→做实验。在实验步骤①和②之间，还缺少实验步骤，该实验步骤是检验装置气密性；

（2）本题的实验是通过测二氧化碳的体积来计算药品中碳酸钠的含量，所以必须保证二氧化碳的准确性，因为二氧化碳可以溶于水且与水发生化学反应，所以用饱和的碳酸氢钠水溶液，可以避免二氧化碳的减少；B中集气瓶盛装的饱和的碳酸氢钠溶液不能用水代替，其理由是二氧化碳能溶于水且与水发生化学反应；

（3）空气中含有的二氧化碳量很少，试管中原有的空气对实验结果没有明显影响；

（4）224mL=0.224L，则生成二氧化碳的质量=0.224L×1.8 g/L=0.4032g；

设：样品中含碳酸钠的质量为x。

x≈0.97g；

变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为= 。