Question

工业烧碱（NaOH）具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠．某化学学习小组同学围绕工业烧碱展开系列研究．

探究一：工业烧碱中是否含有碳酸钠
【查阅资料】碳酸钠和氯化钙能发生复分解反应．
小红指出可选用下列实验药品来探究：稀盐酸、酚酞试液、CaCl₂溶液．
（1）小组同学经过讨论后，一致认为使用

 

药品不能达到探究目的，理由是

 

．
（2）请根据选用的实验药品完成下列实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
取少量工业烧碱样品配成溶液后，滴加过量   4R		工业烧碱中含有碳酸钠，产生实验现象的化学方程式：   ．

探究二：测定工业烧碱样品的纯度
小组同学利用如图所示装置测定工业烧碱样品的纯度（固定装置省略）
【实验步骤】
①按图连接装置，并检查装置的气密性；
②称量一定量的烧碱样品和干燥管C的质量；
③打开弹簧夹K，鼓入N₂一段时间；
④接入装置C、D，关闭弹簧夹K，装置A中加入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
⑤重复步骤③操作，至干燥管C质量不再增加．
试回答下列相关问题：
（1）装置B中浓硫酸的作用是

 

；已知碱石灰的主要成分是CaO和NaOH，则装置D的作用是

 

．
（2）步骤③操作的目的是

 

；如果步骤⑤没有重复步骤③的操作，则测定烧碱样品的纯度将

 

（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
（3）步骤⑤中干燥管C质量不再增加，说明

 

，写出NaOH与生成的气体反应的化学方程式：

 

．
（4）下列操作会影响到测量结果的是

 

（填序号）．
A．把稀硫酸改为稀盐酸                  B．稀硫酸过量
C．鼓入N₂时间较长                      D．省略装置D．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：探究一：
（1）从碳酸钠和氢氧化钠都是碱性去分析解答；
（2）从如何区分碳酸钠和氢氧化钠的方法去分析解答；
探究二：
（1）实验装置图中各装置的作用去分析解答；
（2）从步骤③和步骤⑤的作用去分析解答；
（3）从氢氧化钠的二氧化碳的反应生成物去分析解答；
（4）A、从稀盐酸具有挥发性去分析解答；
B、从稀硫酸过量的目的去分析解答；
C、从鼓入氮气的作用去分析解答；
D、从D装置的作用去分析解答．

解答：解：探究一：
（1）题目中指出想要证明工业烧碱中含有碳酸钠，选用的药品中：①稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，其反应的化学方程式为：NaOH+HCl═NaCl+H₂O，稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，其反应的化学方程式为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；可以得出向工业烧碱中加入稀盐酸，如果放出气体，可以证明含有碳酸钠；②由题目中资料可知：氯化钙可以和碳酸钠发生反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，化学方程式为：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl，和氢氧化钠不反应，因此可以得出向工业烧碱溶液中滴加氯化钙溶液，如果有沉淀生成也可以证明含有碳酸钙；③由于碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液一样也是碱性的，因此加入酚酞试液后二者都会变成红色，现象相同，无法证明工业烧碱中含有碳酸钠．故答案为：酚酞试液      碳酸钠溶液也是碱性的；
（2）由题目中实验结论可以看出：工业烧碱中含有碳酸钠，因此只要证明碳酸钠的存在就可以了．由上面（1）中的分析可以看出选择稀盐酸和氯化钙溶液都可以；故答案为：稀盐酸（或CaCl₂溶液）   产生气泡（或沉淀）  Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑（或CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl）
探究二：
  由题目中图所示装置测定工业烧碱样品的纯度，其方法是通过装置C吸收装置A中碳酸钠和稀硫酸产生的二氧化碳气体，根据C装置增加的质量就是装置A中碳酸钠和稀硫酸产生的二氧化碳气体的质量，根据二氧化碳气体的质量求得碳酸钠的质量，利用总质量减去碳酸钠的质量即是工业烧碱中氢氧化钠的质量，进而求出氢氧化钠的纯度．
（1）由于碱石灰不但可以吸收二氧化碳气体，还可以吸收水分，要想C装置增加的质量只是A装置中产生的二氧化碳的质量，就要除去A装置中产生的二氧化碳气体中的水分，因此在通入C装置前要有除去水分的装置B（浓硫酸具有吸水性），还要防止外界空气中的水分和二氧化碳气体进入C装置，因此加上的D装置．故答案为：
吸收二氧化碳气体中的水分      防止外界空气中的水分和二氧化碳进入C装置；
（2）通过步骤③“打开弹簧夹K，鼓入N₂一段时间”将装置A和装置B中在实验前中含有的空气（空气中含有水分的二氧化碳）使装置A和B中充满氮气（氮气不和碱石灰反应），如果没有步骤③，则装置A和装置B中的二氧化碳和水分进入C装置，就会使C装置增加的质量偏大，造成计算出碳酸钠的质量偏大；而在步骤⑤中重复③的目的是让反应后存在于装置A和B中的二氧化碳全部进入C装置，否则，会使进入C装置的二氧化碳质量偏小，从而导致计算出碳酸钠的质量偏小，使氢氧化钠的质量偏高．故答案为：把装置A、B中含有二氧化碳和水分的空气排尽，以免影响测量结果      偏高；
（3）步骤⑤中干燥管C质量不再增加，说明已经没有二氧化碳可以吸收，表示生成的二氧化碳已完全被吸收，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，其化学方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；故答案为：生成的二氧化碳已完全被吸收   2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（4）A、把稀硫酸改为稀盐酸，由于稀盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体会和碱石灰发生反应，使C装置的质量偏大；故A会影响；
B、为使碳酸钠完全反应，就必须让稀硫酸过量；故对实验结果不影响；
C、鼓入N₂时间较长，由于氮气不和碱石灰发生反应，所以鼓入氮气时间较长对实验结果无影响；
D、省略装置D，会使外界空气中的水分和二氧化碳进入C装置，使C装置的质量偏大，对实验结果有影响；
故答案为：AD．

点评：做题时要认真分析图中每个装置的作用．