Question

（10分）在化学实验室，某小组同学实验时发现一瓶没有密封好的NaOH已经结块。于是对其成分进行科学探究，请你一起完成探究的过程。

Ⅰ固体的成分分析

【提出问题】结块后的固体成分是什么？

【猜想与假设】

猜想一：固体为碳酸钠

猜想二：固体为碳酸钠和氢氧化钠。

用化学方程式表示固体中有碳酸钠的原因_____________________________________。

【查阅资料】BaCl₂溶液pH=7

【实验探究】从瓶中取出一定量的固体，加入足量水溶解，再将溶液分三等份分别装入A、B、C三支试管，进行如图所示实验。

甲同学根据实验现象，认为结块固体中有碳酸钠和氢氧化钠。

【实验分析】

（1）根据甲同学的实验结论可知，三支试管中观察到的实验现象分别为：A试管中________________，B试管出现大量气泡，C试管中出现白色沉淀；

C试管中现象产生的原因是（用化学方程式表示）___________________________。

（2）乙同学认为甲同学的结论是不正确的，原因是_______________________________。

【实验设计】请你设计合理的实验方案，填入下列表格中。

操作	现象	结论
取少量结块固体于试管（或烧杯）中，加水使其完全溶解，__________________ ______________________ _____________________	_______________________	固体为碳酸钠和氢氧化钠

Ⅱ固体中各成分含量

为确定该固体样品中Na₂CO₃的质量分数，小芳同学称取2 g样品，利用A为Y形管、B为量气管、C为水准管作为主要反应容器，进行了如图（I）所示实验。

（1）在量气管内水面上架一薄层油，目的是__________________________。

（2）使样品与稀硫酸反应的操作为 __________________________________。

（3）实验结束后，小芳同学读出量气管中的气体体积为22.4ml（已知该温度压强下，CO₂的密度为1.965 g/L），请你计算出样品中Na₂CO₃质量分数。（写出计算过程）

（4）小明同学设计如图（Ⅱ）装置，分别测定反应前、反应后仪器以及仪器内物质的总质量，进行有关计算，实验操作中没有失误，多次测量的结果均偏大，你认为可能的原因是________________________。

Answer

【猜想与假设】用化学方程式表示 CO2 + 2 NaOH == Na2CO3 + H2O

【实验分析】

（1）溶液变成红色； BaCl2+ Na2CO3== BaCO3 +2NaCl；

（2）原因是碳酸钠溶液呈碱性，也使无色酚酞变红。

【实验设计】

操作

现象

结论

取少量结块固体于试管（或烧杯）中，加水使其完全溶解，_加入足量CaCl2（ BaCl2 ）溶液，静置，取上层清夜，加入酚酞溶液。

_生成白色沉淀，溶液变成红色_

固体为碳酸钠和氢氧化钠

Ⅱ固体中各成分含量

（1）防止CO2溶于水 ；

（2）将Y形管（装置A）向左倾斜，硫酸溶液流到样品中 。;

（3）5.3%

（4）逸出的二氧化碳气体中含有水蒸气

【解析】

试题分析：

【猜想与假设】氢氧化钠易与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠而发生变质，反应的化学方程式为：

CO2 + 2 NaOH == Na2CO3 + H2O；

【实验分析】（1）若含有氢氧化钠和碳酸钠，由于碳酸钠和氢氧化钠溶液均呈碱性，能使无色酚酞试液变成红色，故甲试管中的现象是无色酚酞变成红色；由于含有碳酸钠，那么加入盐酸，盐酸会碳酸钠反应生成二氧化碳气体，现象是产生大量的气泡；由于含有碳酸钠，碳酸钠能氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，故丙中能看到沉淀白色沉淀的现象，反应的化学方程式为：BaCl2+ Na2CO3== BaCO3↓ +2NaCl；

（2）由于碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液均呈碱性，故不能判断是否含有氢氧化钠；

【实验设计】要判断是否含有氢氧化钠，那么要先把溶液中的碳酸钠溶液除去，并保证与碳酸钠反应生成的溶液呈中性，故可向溶液中加入足量的氯化钙或氯化钡，反应完全再滴入无色酚酞试液，若酚酞变成红色，则证明含有碳酸钠和氢氧化钠；

Ⅱ 固体中各成分含量：（1）要用该装置来测量生成的二氧化碳气体的体积，就要用排水法，即通过用量筒测量用二氧化碳气体排出的水的体积，从而测得二氧化碳的体积，但二氧化碳能溶于水，且与水反应，所以要在水的上方放一层植物油，以防止二氧化碳与水接触；

（2）要使样品与稀硫酸反应，那么可将Y形管（装置A）向左倾斜，硫酸溶液流到样品中，它们接触后即可生成二氧化碳气体；

（3）生成的二氧化碳的质量=0.00224L×1.965 g/L=0.044g，根据生成的二氧化碳，利用碳酸钠与二氧化碳反应的质量比即可计算出碳酸钠的质量；

设碳酸钠的质量为x，

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 0.044g

106／44 =x／1.0044g

X=0.106g

样品中Na2CO3质量分数=0.0106g／2g ×100%=5.3%

（4）由于逸出的二氧化碳气体中含有水蒸气，故会导致测定的二氧化碳的质量偏大，从而导致碳酸钠的质量偏大。

考点：实验探究，有关化学方程式的计算