题目内容
【题目】(10分)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,__________________ ______________________ _____________________ | _______________________ | 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)在量气管内水面上架一薄层油,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________________________。
【答案】
【猜想与假设】用化学方程式表示 CO2 + 2 NaOH == Na2CO3 + H2O
【实验分析】
(1)溶液变成红色; BaCl2+ Na2CO3== BaCO3 +2NaCl;
(2)原因是碳酸钠溶液呈碱性,也使无色酚酞变红。
【实验设计】
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,_加入足量CaCl2( BaCl2 )溶液,静置,取上层清夜,加入酚酞溶液。 | _生成白色沉淀,溶液变成红色_ | 固体为碳酸钠和氢氧化钠 |
Ⅱ固体中各成分含量
(1)防止CO2溶于水 ;
(2)将Y形管(装置A)向左倾斜,硫酸溶液流到样品中 。;
(3)5.3%
(4)逸出的二氧化碳气体中含有水蒸气
【解析】
试题分析:
【猜想与假设】氢氧化钠易与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠而发生变质,反应的化学方程式为:
CO2 + 2 NaOH == Na2CO3 + H2O;
【实验分析】(1)若含有氢氧化钠和碳酸钠,由于碳酸钠和氢氧化钠溶液均呈碱性,能使无色酚酞试液变成红色,故甲试管中的现象是无色酚酞变成红色;由于含有碳酸钠,那么加入盐酸,盐酸会碳酸钠反应生成二氧化碳气体,现象是产生大量的气泡;由于含有碳酸钠,碳酸钠能氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,故丙中能看到沉淀白色沉淀的现象,反应的化学方程式为:BaCl2+ Na2CO3== BaCO3↓ +2NaCl;
(2)由于碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液均呈碱性,故不能判断是否含有氢氧化钠;
【实验设计】要判断是否含有氢氧化钠,那么要先把溶液中的碳酸钠溶液除去,并保证与碳酸钠反应生成的溶液呈中性,故可向溶液中加入足量的氯化钙或氯化钡,反应完全再滴入无色酚酞试液,若酚酞变成红色,则证明含有碳酸钠和氢氧化钠;
Ⅱ 固体中各成分含量:(1)要用该装置来测量生成的二氧化碳气体的体积,就要用排水法,即通过用量筒测量用二氧化碳气体排出的水的体积,从而测得二氧化碳的体积,但二氧化碳能溶于水,且与水反应,所以要在水的上方放一层植物油,以防止二氧化碳与水接触;
(2)要使样品与稀硫酸反应,那么可将Y形管(装置A)向左倾斜,硫酸溶液流到样品中,它们接触后即可生成二氧化碳气体;
(3)生成的二氧化碳的质量=0.00224L×1.965 g/L=0.044g,根据生成的二氧化碳,利用碳酸钠与二氧化碳反应的质量比即可计算出碳酸钠的质量;
设碳酸钠的质量为x,
Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑
106 44
X 0.044g
106/44 =x/1.0044g
X=0.106g
样品中Na2CO3质量分数=0.0106g/2g ×100%=5.3%
(4)由于逸出的二氧化碳气体中含有水蒸气,故会导致测定的二氧化碳的质量偏大,从而导致碳酸钠的质量偏大。