题目内容
研究性学习小组测定实验室里一瓶久置的NaOH固体是否变质。
【提出问题】NaOH固体是否变质?
【猜想与假设】猜想1:没变质,全部是NaOH;
猜想2:完全变质,全部是Na2CO3;
猜想3:部分变质,既含有NaOH又含有Na2CO3。
【设计方案并进行实验】请你与他们一起完成,并回答所给问题。
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| ①称取上述固体样品8g溶于100mL水配成溶液,向溶液中滴加过量的氯化钙溶液,充分反应后,静置。 | _________ _________ | 说明固体中一定含有Na2CO3 |
| ②用玻璃棒蘸取少量①中的上层清液滴在pH试纸上,与标准比色卡对比,测出pH | pH=10 | 说明固体中还一定含有__________(填化学式) |
上述步骤①中,滴加过量氯化钙溶液的目的是_____________________________。
【实验结论】通过实验,说明上述猜想_____________是正确的。
【拓展】(1)为测定出该NaOH固体的变质程度,继续将上述白色沉淀过滤、洗涤、干燥、称得其质量为2g,则原固体样品中NaOH的质量分数为______________(假定固体中无其它杂质)。
(2)要除去氢氧化钠中含有的碳酸钠,所用的方法(用化学方程式表示)__________________________________。
【反思】通过实验,实验室中的氢氧化钠应密封保存。
【答案】设计方案并进行实验:有白色沉淀产生 NaOH 除去碳酸钠或使碳酸钠完全反应或检验并除去碳酸钠
实验结论:3
拓展:(1)73.5% (2)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH或Ba(OH)2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaOH
【解析】设计方案并进行实验:解题时,需能够根据步骤、现象、结论中的已知条件,推断其他条件。①中结论是“一定含有碳酸钠”,因此加入氯化钙溶液后会与碳酸钠反应产生白色沉淀;②因为①中加入的氯化钙溶液是过量的,因此其上层清液中一定不会含有碳酸钠,又因为测得上层清液的pH为10,大于7,显碱性,因此可知溶液中还含有氢氧化钠(NaOH)。滴加过量氯化钙溶液,一方面是为了检验是否含有碳酸钠,另一方面,“过量的”氯化钙可将溶液中的碳酸钠全部反应(除去),以免第②步测定pH时对测定结果造成干扰(碳酸钠溶液也显碱性)。
【实验结论】通过探究可知,原固体中既含有碳酸钠,又含有氢氧化钠,所以猜想3成立。
【拓展】(1)根据得到的沉淀的质量及产生沉淀的反应(CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl),可求出原固体中含有的碳酸钠的质量,进而求出氢氧化钠的质量及质量分数。(2)
要除去氢氧化钠中的碳酸钠,需选择能与碳酸钠反应且不会引入新的杂质的试剂,如氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液等。反应的化学方程式分别为Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH,Ba(OH)2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaOH。
CO2通入NaOH溶液中没有明显现象,CO2与NaOH是否发生了化学反应呢?
某化学兴趣小组的同学们对此进行了探究.
【查阅资料】①通常情况下1体积水溶解1体积CO2。
②在一定浓度的溶液中,有微溶物生成的复分解反应也能发生。
【实验探究】小红同学设计了下图所示的实验装置(锥形瓶内充满CO2),并进行实验。
![]()
打开瓶塞和活塞,使NaOH溶液快速滴入锥形瓶中,立即关闭活塞(漏斗中仍有溶液剩余),观察到U形管左侧的红墨水液面_____________(填“升高”、“降低”或“不移动”),小红根据现象判断CO2和NaOH发生了反应,理由是_______________________________。请根据初中化学知识写出CO2和NaOH溶液反应的化学方程式:_______________________________。
【反思与评价1】小明认为小红的实验方案不够严密,理由是_________________________。
【拓展实验】兴趣小组的同学们为此又设计了下表所示的两种方法,进一步探究。请填写表中的空格。
| 实验方法 | 操作过程 | 现象 | 实验结论 |
| 方法一 | 取小红实验后锥形瓶内的溶液适量,加入足量CaCl2溶液 | 有白色沉淀生成 | CO2与NaOH发生了反应 |
| 方法二 | 取小红实验后锥形瓶内溶液适量,加入足量的稀硫酸 | ________________ |
【反思评价2】同学们经过讨论,认为【拓展实验】的__________(填“方法一”或“方法二”)仍然不严密,理由是______________________(用化学方程式表示)。
某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现,通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳,其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面,阻碍了大理石与稀硫酸的接触,反应速率逐渐减慢甚至停止。为此,该小组设立研究课题:选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳。
[实验一] 选择合适浓度的硫酸
操作:在28℃时,用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有1g直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸,记录15分钟内生成气体的体积,见下表:
| 试管编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 硫酸浓度(%) | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| 气体体积(mL) | 35 | 47 | 55 | 51 | 42 |
①稀硫酸与大理石反应,在28℃时,选用硫酸的浓度最合适为 %,因为浓度小于或大于此浓度对反应的影响是 。
[实验二] 选择合适的反应温度
操作:往盛有1g直径为2mm大理石的大试管中分别加入____________________________。观察反应的情况,得出结论。
②在合适的硫酸浓度下,应选择最合适的反应温度为70℃。
③除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外,在反应过程中,为防止硫酸钙覆盖在大理石上,应增加 操作,更有利于气体的制备。
④该研究小组为了研究_______________________对该反应速率的影响,进行了如下实验。
| 试管编号 | A | B |
| 试管内药品 | 1g块状大理石与5mL25%稀硫酸 | 1g粉末状大理石与5mL25%稀硫酸 |
| 现象和比较 | 有少量气泡 | 迅速产生较多气泡 |