题目内容

同学们在化学实验室发现，盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末．
[提出问题]盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口的白色粉末究竟是什么物质？
[查阅资料]（1）已知玻璃的主要成分是二氧化硅（Si0₂），它具能与CO₂、SO₂相似的化学性质，与氢氧化钠反应产生的硅酸钠（Na₂SiO₃）和水，硅酸钠也是一种白色固体，俗称“水玻璃”，它是一种凝胶，能将玻璃粘结在一起；
（2）硅酸钠和盐酸或硫酸能发生复分解反应，产生的硅酸（H₂SiO₃）是一种白色难溶解于水的固体．
[成分分析]同学们依据所学的化学知识结合从资料中获取的信息，对这种白色粉末的成分作了如下猜想：
①小军可能是Na₂CO₃和Na₂SiO₃的混合物；
②小红可能是NaOH、Na₂CO₃和Na₂SiO₃的混合物．
[实验验证]为了验证猜想，小红同学取少量上述白色粉末并完全溶于水，用pH试纸测得溶液的pH大于7，继续向溶液中滴加稀盐酸至过量，发现有气体生成，同时还有白色沉淀出现．由此小红认为自己的猜想成立．
（1）写出下列有关化学反应的化学方程式：
①二氧化硅（Si0₂）和氢氧化钠溶液的反应____；
②小红的实验中，白色沉淀形成的化学反应．
[问题解答]
（2）实验室里不同化学试剂的保存方法不尽相同．现有①NaOH溶液、②硝酸银溶液、③大理石、④白磷、⑤稀硫酸等5种药品可分别保存在下列各试剂瓶中，请把NaOH溶液和硝酸银溶液的序号填写在各试剂瓶下面的括号内：
A B C D E

（3）老师和同学们都认为小红所得结论不正确，为什么？．
[含量测定]在老师的指导下，同学们设计了实验并通过实验证明小军的猜想成立．为进一步确定白色粉末中碳酸钠的质量分数，他们设计了如下2种不同的实验方案：
方案一：气体分析法--取2.5g白色粉末样品，放入锥形瓶（见下图），加入足量的盐酸充分反应，气体最后通入氢氧化钠溶液（假设气体全部被氢氧化钠吸收，忽略系统内空气中CO₂的影响），两次称量盛氢氧化钠溶液的洗气瓶的质量，得前后两次质量差为0.90g．

[实验讨论]
①向锥形瓶加入白色粉末样品前，必须进行的操作是；
②装置E的作用是；
③用B中NaHCO₃饱和溶液除去CO₂中混有的少量HCl气体，B中的NaHCO₃溶液能否换成石灰水？请判断并写出理由．
④老师和同学们都认为：不能根据以上实验数据0.90g计算白色粉末中碳酸钠的质量分数，理由是；
⑤为达到准确测定白色粉末样品中碳酸钠的质量分数的目的，应该加以改进，你认为改进方法是．
方案二：沉淀分析法--另取一定量白色粉末的样品，按照下图所示的过程进行实验，测定产生的硅酸的质量以推算碳酸钠的质量分数．

（1）“操作1”的名称是_；
（2）确定盐酸是否适量的方法是（说明实验的操作、现象与结论）；
（3）若实验中所取样品的质量为3g，产生硅酸沉淀的质量为0.39g．计算该白色粉末中碳酸钠的质量分数．
[反思评价]导致测定的结果偏大的原因可能是____．

解：[实验验证]（1）题干中已给出的反应物和生成物，结合方程式的书写要求写出．
[问题解答]（2）根据题干的中信息氢氧化钠保存不能用玻璃塞，选C，硝酸银见光易分解，用棕色瓶保存，选E．（3）因为NaOH和碳酸钠溶液都呈碱性，PH都大于7，无法判断出氢氧化钠的存在．
故答案为：（1）Si0₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O； Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃↓；
（2）C：①； E：②
（3）不正确；因为碳酸钠溶液的PH也大于7，所以不能证明NaOH的存在．
方案一：①做气体连续的实验，都要检验气密性．
②D装置有可能吸收空气中二氧化碳，会造成实验误差，所以必须防止空气中气体进入．
③盐酸和石灰水发生酸碱中和反应，使实验无法完成，所以不能用石灰水．
④实验的数据来源于吸收生成的二氧化碳，所以必须保证生成的二氧化碳被氢氧化钠完全吸收，但反应结束后有部分二氧化碳滞留在前面的反应装置中．
⑤从实验目的出发分析必须将装置中气体排尽．
故答案为：
①检验装置的气密性；
②防止空气的二氧化碳和水蒸气进入反应体系．
③不能，应为在除去HCl的同时，CO₂可以被氢氧化钙溶液吸收
④因为导气管中和反应装置中二氧化碳没有被吸收．
⑤在A装置中加一个带水夹的导气管橡胶管，反应结束后，向装置中鼓入氢气或氮气，使装置中CO₂全部被NaOH吸收．
方案二：（1）从操作后可知反应后分离为沉淀和溶液两部分，所以操作是过滤．
（2）检验适量关键要证明加入的最后一滴出现新的现象．所以要有对比试验现象．
（3）可根据化学方程式，列出质量比，结合沉淀的质量求解．
故答案为：
（1）过滤；
（2）当滴入盐酸一滴出现浑浊，在继续滴加一滴，没有出现浑浊，证明盐酸适量．
（3）设样品中含硅酸钠为xg
Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃↓
122 78
x 0.39g
$\text{[math]}$
解之得 x=0.61g
白色粉末中碳酸钠的质量为3-0.61=2.39g
碳酸钠的质量分数= $\text{[math]}$ ×100%=79.7%
答：白色粉末中碳酸钠的质量分数为79.7%
[反思评价]结果偏大，说明硅酸钠的质量小，小的原因有两个，一是没有沉淀完，从题意来分析沉淀应沉淀完全，二是样品中还有其它杂质，只可能是没有变质的氢氧化钠．
故答案为：白色粉末中含有没有和空气反应的NaOH．
分析：[实验验证]（1）根据题干中给出的反应物和生成物，结合方程式的书写要求来作答．
[问题解答]（2）根据题干的中信息氢氧化钠保存不能用玻璃塞，硝酸银见光易分解．
（3）NaOH和碳酸钠溶液都呈碱性．
方案一：①做气体连续的实验，都要检验气密性．
②实验必须保证D装置吸收的是反应生成的二氧化碳．
③盐酸和石灰水发生酸碱中和反应．
④实验是否成功主要是二氧化碳的数据准确与否，必须保证二氧化碳全部被吸收．
⑤从实验目的出发进行分析，设计．
方案二：（1）分析操作前后的目的．
（2）检验适量关键要证明加入的最后一滴出现新的现象．
（3）可根据化学方程式，列出质量比，结合沉淀的质量求解．
[反思评价]结果偏大，说明硅酸钠的质量小，小的原因有两个，一是没有沉淀完，二是样品中还有其它杂质．
点评：本题是一道综合性实验题，涉及知识点很多，也是实验考试中的终点和难点，学生可以认真分析研究本题，从阅读到提取有用信息，从分析到落笔，从思考到方法的总结多角度思考，以达到工具使用的效果．