题目内容
【题目】（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 。
【答案】（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：设Na2CO3的质量为x
Na2CO3+H2SO4==Na2SO4/span>+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
