Question

【題目】（10分）在化學(xué)實驗室，某小組同學(xué)實驗時發(fā)現(xiàn)一瓶沒有密封好的NaOH已經(jīng)結(jié)塊。于是對其成分進行科學(xué)探究，請你一起完成探究的過程。

Ⅰ固體的成分分析

【提出問題】結(jié)塊后的固體成分是什么？

【猜想與假設(shè)】

猜想一：固體為碳酸鈉

猜想二：固體為碳酸鈉和氫氧化鈉。

用化學(xué)方程式表示固體中有碳酸鈉的原因_____________________________________。

【查閱資料】BaCl2溶液pH=7

【實驗探究】從瓶中取出一定量的固體，加入足量水溶解，再將溶液分三等份分別裝入A、B、C三支試管，進行如圖所示實驗。

甲同學(xué)根據(jù)實驗現(xiàn)象，認為結(jié)塊固體中有碳酸鈉和氫氧化鈉。

【實驗分析】

（1）根據(jù)甲同學(xué)的實驗結(jié)論可知，三支試管中觀察到的實驗現(xiàn)象分別為：A試管中________________，B試管出現(xiàn)大量氣泡，C試管中出現(xiàn)白色沉淀；

C試管中現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是（用化學(xué)方程式表示）___________________________。

（2）乙同學(xué)認為甲同學(xué)的結(jié)論是不正確的，原因是_______________________________。

【實驗設(shè)計】請你設(shè)計合理的實驗方案，填入下列表格中。

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取少量結(jié)塊固體于試管（或燒杯）中，加水使其完全溶解，__________________ ______________________ _____________________	_______________________	固體為碳酸鈉和氫氧化鈉

Ⅱ固體中各成分含量

為確定該固體樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)，小芳同學(xué)稱取2 g樣品，利用A為Y形管、B為量氣管、C為水準管作為主要反應(yīng)容器，進行了如圖（I）所示實驗。

（1）在量氣管內(nèi)水面上架一薄層油，目的是__________________________。

（2）使樣品與稀硫酸反應(yīng)的操作為 __________________________________。

（3）實驗結(jié)束后，小芳同學(xué)讀出量氣管中的氣體體積為22.4ml（已知該溫度壓強下，CO2的密度為1.965 g/L），請你計算出樣品中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)。（寫出計算過程）

（4）小明同學(xué)設(shè)計如圖（Ⅱ）裝置，分別測定反應(yīng)前、反應(yīng)后儀器以及儀器內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量，進行有關(guān)計算，實驗操作中沒有失誤，多次測量的結(jié)果均偏大，你認為可能的原因是________________________。

Answer 1

【答案】

【猜想與假設(shè)】用化學(xué)方程式表示 CO2 + 2 NaOH == Na2CO3 + H2O

【實驗分析】

（1）溶液變成紅色； BaCl2+ Na2CO3== BaCO3 +2NaCl；

（2）原因是碳酸鈉溶液呈堿性，也使無色酚酞變紅。

【實驗設(shè)計】

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取少量結(jié)塊固體于試管（或燒杯）中，加水使其完全溶解，_加入足量CaCl2（ BaCl2 ）溶液，靜置，取上層清夜，加入酚酞溶液。	_生成白色沉淀，溶液變成紅色_	固體為碳酸鈉和氫氧化鈉

Ⅱ固體中各成分含量

（1）防止CO2溶于水 ；

（2）將Y形管（裝置A）向左傾斜，硫酸溶液流到樣品中 。;

（3）5.3%

（4）逸出的二氧化碳氣體中含有水蒸氣

【解析】

試題分析：

【猜想與假設(shè)】氫氧化鈉易與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉而發(fā)生變質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

CO2 + 2 NaOH == Na2CO3 + H2O；

【實驗分析】（1）若含有氫氧化鈉和碳酸鈉，由于碳酸鈉和氫氧化鈉溶液均呈堿性，能使無色酚酞試液變成紅色，故甲試管中的現(xiàn)象是無色酚酞變成紅色；由于含有碳酸鈉，那么加入鹽酸，鹽酸會碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳氣體，現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的氣泡；由于含有碳酸鈉，碳酸鈉能氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，故丙中能看到沉淀白色沉淀的現(xiàn)象，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：BaCl2+ Na2CO3== BaCO3↓ +2NaCl；

（2）由于碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液均呈堿性，故不能判斷是否含有氫氧化鈉；

【實驗設(shè)計】要判斷是否含有氫氧化鈉，那么要先把溶液中的碳酸鈉溶液除去，并保證與碳酸鈉反應(yīng)生成的溶液呈中性，故可向溶液中加入足量的氯化鈣或氯化鋇，反應(yīng)完全再滴入無色酚酞試液，若酚酞變成紅色，則證明含有碳酸鈉和氫氧化鈉；

Ⅱ 固體中各成分含量：（1）要用該裝置來測量生成的二氧化碳氣體的體積，就要用排水法，即通過用量筒測量用二氧化碳氣體排出的水的體積，從而測得二氧化碳的體積，但二氧化碳能溶于水，且與水反應(yīng)，所以要在水的上方放一層植物油，以防止二氧化碳與水接觸；

（2）要使樣品與稀硫酸反應(yīng)，那么可將Y形管（裝置A）向左傾斜，硫酸溶液流到樣品中，它們接觸后即可生成二氧化碳氣體；

（3）生成的二氧化碳的質(zhì)量=0.00224L×1.965 g/L=0.044g，根據(jù)生成的二氧化碳，利用碳酸鈉與二氧化碳反應(yīng)的質(zhì)量比即可計算出碳酸鈉的質(zhì)量；

設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x，

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 0.044g

106／44 =x／1.0044g

X=0.106g

樣品中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)=0.0106g／2g ×100%=5.3%

（4）由于逸出的二氧化碳氣體中含有水蒸氣，故會導(dǎo)致測定的二氧化碳的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致碳酸鈉的質(zhì)量偏大。