Question

氢氧化钠固体及溶液在空气中很容易发生变质生成碳酸钠．

（1）甲同学在实验室里发现一瓶敞口放置的氢氧化钠溶液，对其变质情况进行了如下探究．
【猜想与假设】该氢氧化钠溶液已部分变质．
【实验与结论】

实验步骤	实验现象	实验结论
a．取少量该溶液于一支试管中，加入 足量的氯化钙溶液	有白色沉淀生成	该氢氧化钠溶液已变质
b．将步骤a所得的液体静置，取上层清液于另一支试管中，滴加 无色酚酞试液	酚酞试液变红	该氢氧化钠溶液已部分变质

【拓展探究】甲同学又尝试通过实验除去该氢氧化钠溶液中含有的碳酸钠，方案如下：
向该溶液中加入

氢氧化钙

，充分反应后，经

过滤

操作，即可除去该氢氧化钠溶液中含有的杂质．
（2）乙同学在实验室里发现少量部分变质的氢氧化钠固体，尝试通过实验测定其中碳酸钠的质量分数．
【设计和进行实验】乙同学设计了如图所示的实验装置（铁架台、铁夹等固定用装置已略去，碱石灰是固体氢氧化钠和生石灰的混合物）．取10.0g待测样品，进行实验．实验步骤如下：
a．连接好装置，并检查气密性；
b．打开弹簧夹，缓缓通入一段时间空气；
c．称量装置D的质量为83.4g；
d．关闭弹簧夹，慢慢滴加Y溶液，至不再产生气泡为止；
e．打开弹簧夹，再次缓缓通入一段时间空气；
f．再次称量装置D的质量为84.5g．
【交流讨论】
①试剂X、Y、Z依次最适宜选用

C

（选填字母）．
A．氢氧化钠溶液   浓盐酸   浓硫酸           B．澄清石灰水   稀盐酸   稀硫酸
C．氢氧化钠溶液   稀硫酸   浓硫酸           D．浓硫酸  稀硫酸   氢氧化钠溶液
②步骤e中通入空气的作用是

将B中产生的二氧化碳全部赶到D装置中

．
③若没有装置C，则会导致测定结果

偏大

（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”，下同）；若没有装置E，则会导致测定结果

偏大

．
【交流讨论】根据实验中测得的有关数据，计算部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数．

Answer 1

分析：（1）【实验与结论】主要看物质中是否含有碳酸钠，即测定碳酸根的存在，所以用钙离子来验证碳酸根的存在，并除去碳酸根离子，再利用酚酞试液测定氢氧根离子的存在即可；【拓展探究】除杂质要根据加入的试剂只能与杂质反应，不能引入新的杂质考虑．
（2）①本题主要是根据D装置中质量的增加量，就是生成的二氧化碳的质量，所以一开始要除去空气中二氧化碳，通过加入的试剂与碳酸钠反应生成二氧化碳，反应后还需除去二氧化碳中的水蒸气，最后将二氧化碳吸收；②主要考虑反应完成后B中会存有很多的二氧化碳；③没有C就会把水蒸气误认为是二氧化碳在进行分析；没有装置E空气中二氧化碳和水会进入D装置，再进一步进行分析．
【交流讨论】根据D装置质量的增加量计算出生成的二氧化碳的质量，再利用方程式计算出碳酸钠的质量，再除以总质量即可．

解答：解：（1）【实验与结论】根据实验结论：该氢氧化钠溶液已变质，说明其中已含有碳酸钠，所以要检验是否含有碳酸根即可，又因为第二步中需要检验是否含有氢氧根，而碳酸钠也显碱性，所以第一步加入的试剂不仅要验证出有碳酸根离子，还需要除去碳酸根离子，所以加入试剂氯化钙即可，因为氯化钙显中性，与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，氯化钠也显中性，所以加入氯化钙，如果有白色沉淀生成，说明有碳酸钠存在，即已经变质；将步骤a所得的液体静置，取上层清液于另一支试管中，滴加酚酞试液，如果变红，说明溶液显碱性，即含有氢氧化钠，说明部分变质；
【拓展探究】除去碳酸钠主要是除去其中的碳酸根离子，可以用钙离子把碳酸根离子沉淀出来，又因为不能引入新的杂质，所以加入氢氧化钙就行，然后通过过滤将碳酸钙沉淀过滤出来；
（2）①A中试剂的作用主要是除去空气中的二氧化碳，所以用氢氧化钠溶液即可，B中加入的试剂主要是与碳酸钠反应生成二氧化碳，所以加入酸，不能是浓盐酸，可以是稀硫酸或稀盐酸；C中作用是除去混在二氧化碳中的水蒸气，所以用浓硫酸即可；
②由于反应结束后，B装置中会含有很多二氧化碳，所以通过通入空气将B装置中的二氧化碳排到D装置中；
③若没有装置C，会把水蒸气误认为是二氧化碳，导致二氧化碳质量偏多，通过计算得到的碳酸钠质量偏大，所以结果偏大；没有装置E空气中二氧化碳和水会进入D装置导致二氧化碳质量偏多，通过计算得到的碳酸钠质量偏大，所以结果偏大；
④由D装置中质量增加了84.5g-83.4g=1.1g，所以生成二氧化碳质量为1.1g，设要生成1.1g二氧化碳需参加反应的碳酸钠质量为X则：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
 X                     1.1g
根据

106

44

=

X

1.1g

解得X=2.65g，所以部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数为：

2.65g

10g

×100%=26.5%．
故答案为：（1）【实验与结论】

实验步骤	实验现象	实验结论
a．取少量该溶液于一支试管中，加入 足量的氯化钙溶液	有白色沉淀生成	该氢氧化钠溶液已变质
b．将步骤a所得的液体静置，取上层清液于另一支试管中，滴加 无色酚酞试液	酚酞试液变红	该氢氧化钠溶液已部分变质

【拓展探究】氢氧化钙；过滤；
（2）①C；②将B中产生的二氧化碳全部赶到D装置中；③偏大；偏大；④26.5%．

点评：解答本题的关键是在验证变质的氢氧化钠中是否含有氢氧化钠时，不能直接用酚酞试液，因为碳酸钠也显碱性，应该先把碳酸钠除去后再加入酚酞试液；除杂质时加入的试剂只能与杂质反应，不能引入新的杂质；要理解该装置图中每一步的用途．