Question

【题目】某化学兴趣小组在做“探究纯碱的性质”实验。

探究一：同学们做了如图所示的四组实验，并将A、B、C、D四支试管中的废液全部倒入一个干净的大烧杯中。考试结束后，某兴趣小组发现大烧杯底部有沉淀，上层溶液呈红色。为了探究上层溶液的成分，进行了以下实验。

（提出问题）大烧杯中的上层溶液中除了含有水和酚酞外，还含有哪些离子？（假设难溶物质、水和酚酞均不会解离出离子）

（猜想假设）小明认为上层溶液中一定含有Na+、CO32﹣、H+、Cl﹣、Ba2+、Ca2+、OH﹣七种离子，你认为上层溶液中含有的离子最多可能有哪几种，它们分别是_____（填离子符号）。

（分析讨论）（1）小红认为上层溶液中一定不含有H+，因为上层溶液呈红色。请你分析上层溶液中不含有H+的另外一个理由_____。

（2）小李取一定量的上层溶液于试管中，滴加几滴稀盐酸，发现无气泡产生，认为上层溶液中一定不含有CO32﹣．小红认为他的结论不正确，原因是_____。

（设计实验）为进一步确定上层溶液中是否含有CO32﹣，请你和小红一起参与下列探究：

实验操作	实验现象	实验结论
取大烧杯中上层溶液少许于一支试管中，滴加_____，静置	①_____ ②试管中的上层溶液仍是红色	①大烧杯中上层溶液中一定含有CO32﹣ ②同时还能得出大烧杯中的上层溶液中一定含有离子是_____（填离子符号）

（实验结论）大烧杯中的上层溶液中一定含有的离子是_____（填离子符号）。

探究二：“侯氏制碱法”制得的纯碱中常含有氯化钠等杂质，化学兴趣小组欲对某品牌纯碱样品中碳酸钠的质量分数进行测定。

（查阅资料）碱石灰是氧化钙与氢氧化钠固体的混合物，具有良好的吸水性还能吸收酸性气体；

（设计实验）根据如图的装置，他们设计了以下实验方案进行试验。

（1）如图装配好仪器，并检查装置气密性，准确称量5.0g的纯碱样品加入A中的锥形瓶，并在各装置中加入足量药品。

（2）打开止水夹K，先对装置A通入已除去氮气一会儿，再连接上装置B和C。

（3）关闭止水夹K，加入足量的稀盐酸（杂质不与盐酸反应），装置A中样品产生气体的化学方程式为_____。

（4）待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入氮气一会儿。

（5）将反应后B装置内的混合物进行过滤，把获得的沉淀物进行、称量，利用沉淀物质量计算Na2CO3的质量分数。

（实验反思）

（1）实验设计中若没有装置C则本次测定的实验结果会_____（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（2）老师在查看小组的实验设计后指出，该实验设计即使各步骤实验过程操作规范，测量数据准确，但最后的结果也会偏小，请你分析原因。_____。

Answer 1

【答案】Na+、Cl﹣、Ba2+、Ca2+、OH﹣ 有沉淀存在，不可能有H+ 酸碱优先反应，如果所加盐酸过少，被碱全部消耗，没与CO32﹣反应 过量的BaCl2溶液 有白色沉淀生成 OH﹣ Cl﹣、Na+、CO32﹣、OH﹣ Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑ 偏大 实验结束后通入的氮气时间过短，没有将生成的二氧化碳全部排出

【解析】

探究一：

猜想假设：将A、B、C、D四支试管中的废液全部倒入一个干净的大烧杯中，上层溶液呈红色，说明溶液呈碱性，故一定含有氢氧根离子，不含有氢离子；大烧杯底部有沉淀，Ba2+、Ca2+与CO32﹣反应能产生碳酸钡、碳酸钙沉淀，上层溶液中Ba2+、Ca2+与CO32﹣不能共存，故上层溶液中含有的离子最多可能有5中，它们分别是Na+、Cl﹣、Ba2+、Ca2+、OH﹣；

分析讨论：

（1）小红认为上层溶液中一定不含有H+，因为上层溶液呈红色。H+会和CaCO3或BaCO3沉淀反应，生成气体逸出，故上层溶液中不含有H+的另外一个理由有沉淀存在，不可能有H+；

（2）小李取一定量的上层溶液于试管中，滴加几滴稀盐酸，发现无气泡产生，认为上层溶液中一定不含有CO32﹣．小红认为他的结论不正确，原因是：酸碱优先反应，如果所加盐酸过少，被碱全部消耗，没与CO32﹣反应；

设计实验：

与氯化钡反应生成白色沉淀的是碳酸根离子和硫酸根离子，

取大烧杯中上层溶液少许于一支试管中，滴加过量的BaCl2溶液，静置，①有白色沉淀生成，说明大烧杯中上层溶液中一定含有CO32﹣；

②试管中的上层溶液仍是红色，说明溶液呈碱性，同时还能得出大烧杯中的上层溶液中一定含有离子是OH﹣；

实验结论：

大烧杯中的上层溶液中一定含有的离子是Cl﹣、Na+、CO32﹣、OH﹣；

探究二：

碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑；

实验反思：

（1）装置C中的碱石灰可以吸收空气的二氧化碳，防止进入装置B造成生成沉淀的质量偏大，实验设计中若没有装置C则本次测定的实验结果会偏大；

（2）老师在查看小组的实验设计后指出，该实验设计即使各步骤实验过程操作规范，测量数据准确，但最后的结果也会偏小，其可能的原因是实验结束后通入的氮气时间过短，没有将生成的二氧化碳全部排出。