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;

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)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。

练习册系列答案
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【题目】(10分)某研究性学习小组的同学在一次探究活动中,对一份纯碱样品(含有少量氯化钠)的纯度进行测定,请你参与并回答有关问题。

(1)甲同学进行如下操作:

①组装好如图仪器,并检查___________;

②取6.0g试样放入锥形瓶中,加入少量蒸馏水溶解,并在其他装置中加入相应的药品;

③称量盛有新制澄清石灰水的装置C的质量;

④打开分液漏斗旋塞滴入盐酸,直到不再产生气泡为止;

⑤再次称量装置C 的总质量;

⑥计算出样品中碳酸钠的质量分数。

(2)上图B装置的作用是______________;D装置的作用是__________________________。

【意外发现】C瓶中石灰水没有变浑浊,同学们感到惊奇并产生了探究的欲望。

【提出猜想】原因猜想:

①是生成的气体中混有盐酸挥发出来的HCl;

②是生成的气体流速太快,与石灰水反应产生了可溶性物质[经查资料分析可溶性物质是Ca(HCO3)2,它能与酸反应生成CO2等物质]。

【实验探究】甲同学取少量实验后C瓶溶液于试管中,向其中依次滴加足量稀HNO3和AgNO3溶液,无气泡但有沉淀产生。据此判断只有猜想 __(填“①”或“②”)成立。

【交流讨论】对于如何改进实验,乙同学认为:应将盐酸换成稀硫酸,新制的澄清石灰水换成足量NaOH溶液;丙同学认为:应在装置A和B中间插入一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置以吸收HCl(CO2不溶于饱和NaHCO3溶液,也不与其反应),并将新制的澄清石灰水换成足量NaOH溶液

大家讨论后认为:乙同学的方案可行而丙同学的方案不可行。

【请你评价】丙同学方案不可行的原因是

【教师点拨】即便换成稀硫酸和NaOH溶液,反应前后装置中存在的CO2也会使测定出的样品纯度不准确。

【请你改进】在上述基础上,你的措施是

同学们仍称取6.0g试样,用改进完善后的方案重新实验。

【数据处理】装置C实验前后两次称量的质量差为2.2g,则样品的纯度为 _。(列出计算过程)

【实验反思】若不用上述方法,而用生成沉淀的方法来测定试样中纯碱的质量分数,可选用的试剂是

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