Question

14．某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验．请你参与他们进行的探究活动：
【提出问题】久置氢氧化钠固体的成分是什么？
【猜想与假设】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
【实验与探究】
（1）实验如下：

实验操作步骤	实验现象	结论及解释
步骤一：取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后加入足量的稀盐酸．	实验过程中始终没有气泡产生．	则证明猜想Ⅰ成立．
步骤二：另取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氯化钡溶液．	实验过程中产生白色沉淀．	则证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．此过程中发生反应的化学方程式为Na2CO3+BaCl2═BaCO3↓+2NaCl．

（2）为了进一步的验证猜想结果，小明同学提出如下实验方案：继续步骤二的实验，过滤，然后向滤液中滴加无色酚酞试液，若酚酞变红，则猜想Ⅲ成立；若酚酞不变红，则猜想Ⅱ成立．
小华同学立即对小明同学的方案提出了质疑，通过查阅资料知道，氯化钡溶液呈中性，不能使无色酚酞试液变红，但碳酸钠溶液呈碱性（填“酸”或“碱”），能使酚酞变红，因此他认为该方案的操作步骤中应该改进的是加入过量的氯化钡溶液．
（3）实验小组的同学展开讨论，又提出了一个定量实验方案，通过测定产生沉淀的质量来证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．实验如下：准确称取m克固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加足量氯化钡溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称得沉淀的质量为n克，若猜想Ⅱ成立，则m与n的关系式为（用含m和n的等式或不等式表示，下同）$\frac{106}{197}$n=m；若猜想Ⅲ成立，则m与n的关系式又为$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思与交流】久置的固体氢氧化钠变质的原因是（用化学方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

Answer 1

分析 【猜想与假设】氢氧化钠若变质，其产物为碳酸钠，所以可以据此结合题中的猜想完成解答；
【实验与探究】（1）氢氧化钠能和稀盐酸反应生成氯化钠和水；
碳酸钠可以和盐酸反应生成二氧化碳气体，同时碳酸钠可以和氯化钡溶液反应生成白色沉淀，可以据此解答该题；
（2）碳酸钠溶液与氯化钡溶液反应生成了碳酸钡和氯化钠，其中碳酸钡为固体，而氯化钠为中性溶液，所以为了确认氢氧化钠是否存在，应该加入过量的氯化钡溶液，然后再取上层清液，加入酚酞溶液进行判断即可．
（3）根据氯化钡和碳酸钠溶液反应的化学方程式可以得出m和n的关系，然后根据题中的信息进行解答即可；
【反思与交流】
氢氧化钠能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水．

解答 解：【猜想与假设】
久置氢氧化钠固体的成分可能全部是NaOH，也可能全部是Na₂CO₃，也可能是NaOH、Na₂CO₃．
故填：NaOH、Na₂CO₃．
【实验与探究】
（1）实验过程如下表所示：

实验操作步骤	实验现象	结论及解释
步骤一：取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后加入足量的稀盐酸．	实验过程中始终没有气泡产生．	则证明猜想Ⅰ成立．
步骤二：另取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氯化钡溶液．	实验过程中产生白色沉淀．	则证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．

（2）该方案的操作步骤中应该改进的是继续滴加氯化钡溶液至过量，过滤，然后向滤液中滴加无色酚酞试液，若酚酞变红，则猜想Ⅲ成立；若酚酞不变红，则猜想Ⅱ成立．
故填：继续滴加氯化钡溶液至过量，过滤，然后向滤液中滴加无色酚酞试液，若酚酞变红，则猜想Ⅲ成立；若酚酞不变红，则猜想Ⅱ成立．
（3）设碳酸钠的质量为x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
      106      197
      x       ng
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{ng}$，
x=$\frac{106}{197}$ng，
若猜想Ⅲ成立，则m与n的关系式为：$\frac{106}{197}$ng＜mg，即：$\frac{106}{197}$n＜m，
故填：$\frac{106}{197}$n=m；$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思与交流】
久置的固体氢氧化钠变质的原因是：氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应生成了碳酸钠和水，反应的化学方程式为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

点评 在检验氢氧化钠是否是部分变质与检验是否变质是有区别的，检验变质只需用盐酸就可以了，而检验部分变质，还要检验是否有氢氧化钠，常用氯化钙溶液或是氯化钡溶液来进行检验．