Question

18．实验室里有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体，某化学兴趣小组对其进行了如下探究．
（1）确定固体的成分．
【提出猜想】
猜想Ⅰ：固体中只含碳酸钠； 猜想Ⅱ：固体中只含氢氧化钠；
猜想Ⅲ：固体中含有碳酸钠和氢氧化钠．
【进行实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量固体溶于水，加入过量的氯化钡溶液；	产生白色沉淀	猜想Ⅲ成立
②将上述反应后的混合液过滤，取少量滤液，加入无色酚酞试液．	酚酞试液变红色

（2）测定固体中碳酸钠的质量分数．
【查阅资料】二氧化碳几乎不溶于饱和碳酸氢钠溶液中．
【进行实验】取2g固体，在25℃、101kPa下用图1所示装置进行实验，步骤如下：
①连接好装置并检查气密性；
②装入药品，通过分液漏斗滴加足量稀硫酸后，关闭分液漏斗活塞；③充分反应后，恢复至25℃、101kPa，量筒中液体的体积为220mL．
【实验分析】
①装置B中的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替，原因是二氧化碳能够溶于水．
②充分反应后，装置A中残留的二氧化碳对实验结果是否有明显影响？没有（选填“有”或“没有”）．
③已知在25℃、101kPa下二氧化碳的密度为1.8g/L，则固体中碳酸钠的质量分数为47.7%（结果保留至0.1%）．
（3）除去固体中的碳酸钠．
【进行实验】实验流程如图2：

【实验分析】该流程中发生反应的化学方程式为CO₃+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+2NaOH．操作①、②、③均需用到的一种仪器是玻璃棒．

Answer 1

分析 （1）【提出猜想】根据氢氧化钠能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水进行分析；
【进行实验】根据氯化钡溶液显中性，能和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠进行分析；
根据氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色进行分析；
（2）【实验分析】①根据二氧化碳能够溶于水进行分析；
根据二氧化碳的体积、密度可以计算二氧化碳的质量；
根据二氧化碳的质量可以计算碳酸钠的质量，进一步可以计算固体中碳酸钠的质量分数；
（3）【实验分析】根据碳酸钠能和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和氢氧化钠进行分析；
根据玻璃棒的用途有搅拌、引流、转移物质等进行分析．

解答 解：（1）固体中可能只含碳酸钠，也可能只含氢氧化钠，也可能含有碳酸钠和氢氧化钠；
【进行实验】实验步骤、实验现象和实验结论如下表所示：

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量固体溶于水，加入过量的氯化钡溶液；	产生白色沉淀	猜想Ⅲ成立
②将上述反应后的混合液过滤，取少量滤液，加入无色酚酞试液．	酚酞试液变红色

（2）①装置B中的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替，原因是：二氧化碳能够溶于水；
②因为装置中的空气中含有二氧化碳，因此充分反应后，装置A中残留的二氧化碳对实验结果没有明显影响；
③设碳酸钠的质量为x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
 106                 44
  x              1.8g/L×0.22L
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{1.8g/L×0.22L}$
x=0.954g
则固体中碳酸钠的质量分数为：$\frac{0.954g}{2g}$×100%=47.7%；
（3）该流程中，加入的适量溶液可以是氢氧化钡溶液，氢氧化钡和碳酸钠反应的化学方程式为：Na₂CO₃+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+2NaOH；
操作①中需要用玻璃棒搅拌，②中需要用玻璃棒引流，③中需要用玻璃棒搅拌，因此均需用到的一种仪器是玻璃棒．
故答案为：（1）碳酸钠和氢氧化钠；

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量固体溶于水，加入过量的氯化钡溶液；	产生白色沉淀	猜想Ⅲ成立
②将上述反应后的混合液过滤，取少量滤液，加入无色酚酞试液．	酚酞试液变红色

（2）二氧化碳能够溶于水；
没有；
47.7%；
（3）Na₂CO₃+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+2NaOH，玻璃棒．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．