Question

（17分）实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。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：已完全变质，该样品中只含Na₂CO₃；

猜想Ⅱ：部分变质，该样品中含有NaOH和Na₂CO₃。

（1）则NaOH变质反应的化学方程式为          。

【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。

②二氧化碳在饱和的碳酸氢钠溶液中几乎不溶解，在27℃、101kPa时的密度为1.8 g·L^－1。

【实验探究1】

（2）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
(a)取少量样品溶于水，加入       ；	有白色沉淀产生	该反应的化学方程式为
(b)静置，向          。		证明猜想Ⅱ成立

【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】

小红同学设计了如下图所示的装置（铁架台略去），在27℃、101kPa下按下列步骤进行实验：

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X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X溶液220mL。

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

（4）B中集气瓶盛装的X溶液应为          溶液。

（5）试管中原有的空气对实验结果          （选填“有”或“没有”）明显影响。

（6）变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为          （精确至1%）。

【提出问题3】怎样提纯该样品得到较纯净的氢氧化钠固体？

【实验探究3】

为了得到较纯净的氢氧化钠固体，小亮明设计了如下图所示的实验流程。

（7）操作②的名称是          ，为了使样品充分溶解，操作①中还要用到的玻璃仪器是         。

（8）该实验中发生反应的化学方程式为          。

（9）最终所得氢氧化钠固体的质量     变质样品中氢氧化钠的质量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

【反思与交流】

（10）敞口放置的氢氧化钠溶液容易变质，所以试剂瓶要          塞密封保存。

（11）通过本题，你学会了定性检验氢氧化钠的变质、定量测定变质后某成分的含量，以及除杂提纯物质。为了得到可靠的实验结果，探究过程中你需要思考问题有         （填数字序号）；

①选择试剂种类          

②确定试剂用量      

③试剂产地

④实验装置与步骤的设计  

⑤实验安全环保      

⑥测量中减少误差

（12）【实验探究1】中的检验和【实验探究3】中的除杂都将碳酸钠进行了转化，但二者目的不同，它们分别是          。

Answer

（1）2NaOH + CO2 == Na2CO3 + H2O

（2）

实验操作

实验现象

实验结论

过量的CaCl2溶液

CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaCl

向上层清液中滴加酚酞溶液

变红

（3）检查装置的气密性

（4）饱和的碳酸氢钠

（5）没有

（6）48%

（7）过滤 玻璃棒

（8）Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

（9）大于

（10）橡皮或橡胶

（11）①②④⑤⑥

（12）检验中将碳酸钠转化为氯化钠是为了消除对氢氧化钠检验的干扰，除杂中是将碳酸钠转化为产品氢氧化钠

【解析】

试题分析：（1）NaOH变质是吸收了空气中的二氧化碳，反应的化学方程式为：2NaOH + CO2 == Na2CO3 + H2O

（2）要确定该样品的成分，即既要证明是否含有碳酸钠还有证明是否含氢氧化钠，因为最终的实验结论是证明猜想Ⅱ成立，说明既有氢氧化钠，又有碳酸钠，所以在证明碳酸钠的同时，又不能影响氢氧化的检验，故不能加酸，这样会把氢氧化钠反应掉，无法检验氢氧化钠，也不能加碱，这样会生成新的碱，也同样影响氢氧化钠的检验，故只能加入盐溶液

实验操作

实验现象

实验结论

过量的CaCl2溶液

CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaCl

向上层清液中滴加酚酞溶液

变红

（3）由于实验过程中会产生气体，在实验步骤①和②之间，还缺少一实验步骤，该实验步骤是检查装置的气密性

（4）制得的二氧化碳气体中可能混有硫酸杂质，故B中集气瓶盛装的X溶液应为饱和的碳酸氢钠，以除去二氧化碳气体中的杂质，同时还可以防止二氧化碳溶解在水中

（5）由于主要是利用产生气体，形成压强，将装置B中的水压入量筒内，故试管中原有的空气对实验结果没有影响

（6）由于反应结束后，量筒中收集到X溶液220mL ，即反应产生的二氧化碳气体为220mL ，几根二氧化碳的密度，二氧化碳的质量=0.22L×1.8 g·L－1=0.396g，根据化学方程式：Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑中Na2CO3与CO2的质量关系，即可求出Na2CO3的质量，进而可计算变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数

【解析】
设Na2CO3的质量为x

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑

106 44

x 0.396g

106：44=x：0.396g

x=0.954g

变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数=0.954g/2g×100%=48%

（7）操作②是将硅和液体分离，名称是：过滤；为了使样品充分溶解，操作①中还要用到的玻璃仪器是玻璃棒

（8）要除去氢氧化钠中的碳酸钠，加入的物质只能与碳酸钠反应，且不能引入新的杂质，所以应加入Ca(OH)2溶液，故发生反应的化学方程式为：Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

（9）由于除碳酸钠杂质的时候生成了氢氧化钠，故最终所得氢氧化钠固体的质量大于变质样品中氢氧化钠的质量

（10）敞口放置的氢氧化钠溶液容易变质，故要密封保存，同时碱液会与玻璃中的二氧化硅反应，不能用玻璃瓶塞，所以试剂瓶要用橡皮或橡胶塞密封保存

（11）定性检验氢氧化钠的变质、定量测定变质后某成分的含量，以及除杂提纯物质，为了得到可靠的实验结果，探究过程中你需要思考问题除了不需要考虑试剂产地，其他①②④⑤⑥都需要考虑

（12）【实验探究1】中的检验和【实验探究3】中的除杂都将碳酸钠进行了转化，但二者目的不同，它们分别是：检验中将碳酸钠转化为氯化钠是为了消除对氢氧化钠检验的干扰，除杂中是将碳酸钠转化为产品氢氧化钠

考点：氢氧化钠、碳酸钠的化学性质，氢氧化钠变质程度的探究，根据化学方程式计算等