Question

某校学生在配制氢氧化钠溶液后忘记塞瓶塞．对于该溶液是否变质，他们提出了如下假设：
假设一：该溶液没有变质
假设二：该溶液部分变质
假设三：该溶液全部变质
他们提出氢氧化钠溶液变质的理由是

 

．
Ⅰ．定性研究
为了验证以上假设，甲组同学设计了如下两个实验方案：（提示：氯化钡溶液显中性）

	实验步骤	实验现象	结论
方案1	取少量氢氧化钠溶液放入试管中，滴入2滴无色酚酞试液	无色酚酞试液变红	假设一成立
方案2	取少量氢氧化钠溶液放入试管中，滴入过理BaCl2溶液，再滴入无色酚酞试液	有白色沉淀产生，酚酞变红	假设   成立
		有白色沉淀产生，酚酞不变红	假设   成立

【交流讨论】
乙组同学认为他们的实验方案不严密，方案一不能证实溶液没有变质．后经研究，方案一改进如下：取少量该溶液于试管中，加入足量的

 

，若无气泡产生，则假设一成立．
最后经过同学们共同努力，得出结论：假设二成立．于是他们继续研究下去．
Ⅱ．定量探究
【提出问题】【该瓶溶液中碳酸钠的质量是多少呢？
【设计实验】同学们讨论后认为只要收集上述实验中的相关数据，通过计算就可以得出样品中碳酸钠的质量．你认为该相关数据是

 

．
（1）测定二氧化碳的体积，甲组同学设计了图1所示的实验装置（铁架台等固定装置已略去），取待测样品，进行实验．
【实验步骤】
①如图1所示，连接好装置，检查装置气密性良好；
②称一定量的样品置于烧杯中，加入适量水混合，完全溶解后全部倒入图1的烧瓶中，向分液漏斗中加入足量稀盐酸待用；
③将量气管液面调节到“0”刻度，并使量气管内液面与油层相平，打开止水夹和分液漏斗活塞；
④反应结束后，再次调节量气管内液面与油层液面相平，读出气体体积；
⑤查得CO₂的密度，计算样品中碳酸钠的质量分数．
【问题讨论】
图1中油层的作用为

 

，油层上方留有空气，会使测量结果

 

（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）．中和反应明显放出热量，滴加稀盐酸后，发生装置里发生的中和反应的化学方程式为

 

，这个反应的发生可能使测定结果

 

（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）．
（2）测定二氧化碳的质量．乙组同学提出了可以用如图2装置测定二氧化碳的质量（铁架台、铁夹等固定用装置已略去，碱石灰是固体氢氧化钠和生石灰的混合物）．
取10.0g待测样品，进行实验．实验步骤如下：
a．连接好装置，并检查气密性；
b．打开弹簧夹，缓缓通入一段时间空气；
c．称量装置D的质量为83.4g；
d．关闭弹簧夹，慢慢滴加Y溶液，至不再产生气泡为止；
e．打开弹簧夹，再次缓缓通入一段时间空气；
f．再次称量装置D的质量为84.5g．

【交流讨论】
①试剂X、Y、Z依次最适宜选用

 

（选填字母）
A．氢氧化钠溶液   浓盐酸    浓硫酸        B．澄清石灰水    稀盐酸     稀硫酸
C．氢氧化钠溶液   稀硫酸    浓硫酸        D．浓硫酸    稀硫酸    氢氧化钠溶液
②步骤e中通入空气的作用是

 

．
③若没有装置C，则会导致测定结果

 

（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”，下同）；若没有装置E，则会导致测定结果

 

．
【交流讨论】根据实验中测得的有关数据，计算部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数．
（3）丙组同学提出还可以用如图3方案测定碳酸钠的质量
①该实验要求加入的A溶液必须过量，检查A溶液已过量的方法是

 

②操作B的名称是

 

，该操作用到的玻璃仪器有

 

．

Answer 1

分析：物质在存放时要防止变质，变质的原因可能与空气中的某种成分发生化学反应，比如氢氧化钠、氢氧化钙等碱性物质能与空气中的二氧化碳发生化学反应生成碳酸盐，而导致化学试剂失效．因此检验方法可以从如何检验碳酸根离子出发．对于测定生成二氧化碳的质量或体积，可以将碳酸根离子与酸反应生成二氧化碳，再通过测定体积的装置测出体积或通过吸收剂吸收计算出质量．

解答：解：他们提出氢氧化钠溶液变质的理由是氢氧化钠能够与空气中的二氧化碳反应．
故填：氢氧化钠能够与空气中的二氧化碳反应．
Ⅰ．定性研究 
加入过量的氯化钡溶液时，如果滴加酚酞试液时变红色，说明溶液中含有氢氧化钠，是部分变质；如果酚酞试液不变色，说明是全部变质；
故填：二；三．
【交流讨论】
如果向该溶液中加入过量的稀盐酸时，没有气泡产生，说明没有变质．
故填：稀盐酸．
Ⅱ．定量探究  
【设计实验】
该相关数据是生成二氧化碳的体积或质量．
故填：生成二氧化碳的体积或质量．   
（1）【问题讨论】
图1中油层的作用是隔绝CO₂和水，防止CO₂溶于水并和水反应．
 故填：隔绝CO₂和水，防止CO₂溶于水并和水反应．
油层上方留有空气不影响实验结果．
故填：不受影响．    
滴加稀盐酸后，盐酸能和氢氧化钠发生中和反应，化学方程式为：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．     
故填：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．    
滴加稀盐酸后，盐酸和氢氧化钠反应放出热量，使气体体积膨胀，这个反应的发生可能使测定结果偏大．
故填：偏大．
（2）①氢氧化钠溶液能够除去空气中的二氧化碳，稀硫酸没有挥发性，浓硫酸能够吸收水，试剂X、Y、Z依次是氢氧化钠溶液、稀硫酸、浓硫酸最适宜．
故填：C．   
②步骤e中通入空气的作用是使装置中的CO₂全部被碱石灰吸收．
故填：使装置中的CO₂全部被碱石灰吸收．   
③若没有装置C，水进入碱石灰中，则会导致测定结果偏大；若没有装置E，空气中的水和二氧化碳进入碱石灰中，则会导致测定结果偏大．
故填：偏大； 偏大．
【交流讨论】
解：设碳酸钠质量为x
生成二氧化碳的质量为：84.5g-83.4g=1.1g，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      1.1g
  

106

44

=

x

1.1g

  
x=2.65g 
  部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数为：

2.65g

10.0g

×100%=26.5%
答：碳酸钠的质量分数为26.5%．
（3）①该实验要求加入的A溶液必须过量，检查A溶液已过量的方法：取滤液向其中加入Na₂CO₃溶液，生成白色沉淀．
故填：取滤液向其中加入Na₂CO₃溶液，生成白色沉淀．
②操作B的名称是过滤，该操作用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗．
故填：过滤；玻璃棒、烧杯、漏斗．

点评：本题综合考查了氢氧化钠的性质以及碳酸根的检验方法及其计算，计算时要注意步骤的规范性．