Question

【题目】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含有碳酸钠的原因______________

（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，进行如上图所示实验。

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， ①______________ ②______________	①______________ ②______________	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）在量气管内水面上加一薄层油，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 1

【答案】CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O； 溶液变红 Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl 碳酸钠溶液呈碱性，也使无色酚酞变红，不能判断样品中是否含有氢氧化钠 加入过量氯化钡溶液，静置 滴加酚酞试液 产生白色沉淀 溶液变红色 防止二氧化碳溶于水 将Y形管（装置A）向左倾斜，硫酸流到样品中 5.3% 逸出的二氧化碳中含有水蒸汽

【解析】

Ⅰ固体的成分分析

氢氧化钠容易潮解，然后会和二氧化碳发生反应而生成了碳酸钠和水，其化学方程式为：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；
实验

（1）碳酸钠和氢氧化钠溶液都呈碱性，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳；碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，根据甲同学得出的结论可以知道：三支试管中观察到的实验现象分别为：A中溶液变红，说明溶液显碱性，B中有气泡产生，C中溶液变浑浊，判断了碳酸钠的存在；C 试管中现象产生的原因是：Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl（用化学方程式表示）；

（2）碳酸钠溶液也呈碱性，可以使酚酞变红，所以不能仅仅根据A中溶液变红来判断氢氧化钠的存在；

实验设计：

为了确认氢氧化钠的存在，必须先除去碳酸钠，根据碳酸钠的性质可以设计实验为：取少量结块固体于试管（或烧杯）中，加水使其完全溶解，再向其中加入过量的氯化钡溶液，静置后，向上层清液（或过滤后向滤液）中滴加几滴无色酚酞溶液；若固体为碳酸钠和氢氧化钠，加入氯化钡溶液，产生白色沉淀；滴入酚酞溶液变红；

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， ①加入过量氯化钡溶液，静置 ②滴加酚酞试液	①产生白色沉淀 ②溶液变红色	固体为碳酸钠和 氢氧化钠

Ⅱ.固体中各成分含量
（1）二氧化碳能溶于水，油层能有效防止二氧化碳溶于水；

（2）要使样品与稀硫酸反应，可将Y形管（装置A）向左倾斜，硫酸流到样品中；

（3）生成CO2的质量=（22.4mL÷1000）×1.964g/L≈0.044g；

设：样品中的Na2CO3的质量为x。

x=0.106g；

所以样品中的Na2CO3的质量分数=；

（4）实验操作中没有失误，多次测量的结果均偏大，可能的原因是逸出的二氧化碳中含有水蒸汽。