Question

（18分）工業(yè)燒堿（NaOH）具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得，但工業(yè)燒堿中常含有雜質碳酸鈉。某化學學習小組同學圍繞工業(yè)燒堿展開系列研究。
探究一：工業(yè)燒堿中是否含有碳酸鈉
【查閱資料】碳酸鈉和氯化鈣能發(fā)生復分解反應。
小紅指出可選用下列實驗藥品來探究：稀鹽酸、酚酞試液、CaCl₂溶液。
（1）小組同學經過討論后，一致認為使用                 藥品不能達到探究目的，理由是                                                                  。
（2）請根據選用的實驗藥品完成下列實驗報告：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
取少量工業(yè)燒堿樣品配成溶液后，滴加過量		工業(yè)燒堿中含有碳酸鈉，產生實驗現象的化學方程式：                         。

   探究二：測定工業(yè)燒堿樣品的純度
小組同學利用下圖所示裝置測定工業(yè)燒堿樣品的純度（固定裝置省略）

【實驗步驟】
①按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性；
②稱量一定量的燒堿樣品和干燥管C的質量；
③打開彈簧夾K，鼓入N₂一段時間；
④接入裝置C、D，關閉彈簧夾K，裝置A中加入稀硫酸，至不再產生氣泡為止；
⑤重復步驟③操作，至干燥管C質量不再增加。
試回答下列相關問題：
（1）裝置B中濃硫酸的作用是                       ；已知堿石灰的主要成分是CaO和NaOH，則裝置D的作用是                                                    。
（2）步驟③操作的目的是                                 ；如果步驟⑤沒有重復步驟③的操作，則測定燒堿樣品的純度將              （選填“偏高”、“偏低”或“無影響”）。
（3）步驟⑤中干燥管C質量不再增加，說明                           ，寫出NaOH與生成的氣體反應的化學方程式：                                                。
（4）下列操作會影響到測量結果的是              （填序號）。
A．把稀硫酸改為稀鹽酸                  B．稀硫酸過量
C．鼓入N₂時間較長                      D．省略裝置D

Answer 1

探究活動一（1）酚酞試液（1分）  NaOH和Na₂CO₃的水溶液都呈堿性都能使無色酚酞變紅色(2分)   （2）稀鹽酸（或CaCl₂溶液）  產生氣泡（或沉淀） Na₂CO₃ +2HCl =" 2NaCl" + H₂O +CO₂↑（或CaCl₂+ Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl）（方程式3分，其余1分）
探究活動二（1）吸收水分  防止空氣中的水分和二氧化碳進入裝置C中，影響測量結果
（2）把裝置A、B中含有二氧化碳的空氣排盡，以免影響測量結果   偏高（各1分）
（3）生成的二氧化碳已完全被吸收（1分）   2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O （3分）
（4）AD （2分）

試題分析：探究一：（1）氫氧化鈉和碳酸鈉的溶液都呈堿性，都可使酚酞試液變紅。所以不能用酚酞試液。
（2）碳酸鈉可與鹽酸反應生成二氧化碳氣體，會觀察到有氣泡生成。反應的化學方程式為：Na₂CO₃ +2HCl =" 2NaCl" + H₂O +CO₂↑（氫氧化鈉與鹽酸反應無現象）
氯化鈣可與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀，會觀察到有白色沉淀生成；反應的化學方程式為：CaCl₂+ Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl（氫氧化鈉不與氯化鈣反應）  可據此回答。
探究二：測定工業(yè)燒堿樣品的純度
（1）樣品中的碳酸鈉與稀硫酸反應生成的二氧化碳氣體，C裝置中的藥品可與生成的二氧化碳氣體反應，進一步測出其質量。再利用二氧化碳的質量計算出樣品中碳酸鈉的質量。A中生成的二氧化碳氣體會從溶液中帶出一部分水蒸氣，如進入C裝置會使測得的二氧化碳的質量變大；因此裝置B中濃硫酸的作用是吸收氣體中的水蒸氣；則裝置D的作用是防止空氣中的二氧化碳氣體和水蒸氣進入裝置C中，影響測量結果。
（2）步驟③操作的目的是用通入的氮氣把裝置A、B中含有二氧化碳的空氣排盡，以免影響測量結果；如果步驟⑤沒有重復步驟③的操作，則可能會使一部分二氧化碳氣體沒有進入D裝置，使計算出的碳酸鈉的質量減小，從而使測定燒堿樣品的純度將偏高。
（3）步驟⑤中干燥管C質量不再增加，說明生成的二氧化碳已完全被吸收，寫出NaOH與生成的氣體二氧化碳反應會生成碳酸和水，化學方程式為：2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O。
（4）A．鹽酸有一定的揮發(fā)性，如進入C裝置會發(fā)生反應，從而使測定的碳酸的質量分數變大，即氫氧化鈉的質量分數變小。B．稀硫酸過量能讓樣品中的碳酸全部反應，對結果無影響。C．鼓入N₂時間較長可使生成的二氧化碳氣體全部進入C裝置，能使結果更準確。D．省略裝置D會使一部分空氣進入裝置C，則使測定的碳酸鈉的質量分數變大，氫氧化鈉的質量分數變小。