Question

10．某兴趣小组为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分，进行了如下实验．
【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
取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氯化钙溶液．	实验过程中产生白色沉淀．	则证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立． 过程中发生反应的化学方程式：CaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl

（2）为了进一步的验证猜想结果，你该如何做？继续步骤一的实验，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．
（3）小华同学对实验（1）的方案提出了质疑，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．
（4）小明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mg固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加足量氯化钙溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称得沉淀的质量为ng，若猜想III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）m=$\frac{106n}{197}$．
（5）你还有其它定量实验方法来证明猜想II或猜想III成立吗？写出方案即可．取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加总量氯化钡溶液．实验过程中产生白色沉淀，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．

Answer 1

分析 【猜想与假设】
全部是NaOH，全部是Na₂CO₃；，是NaOH和Na₂CO₃；
【实验与探究】
（1）氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠；
（2）根据碱性溶液能使无色酚酞变红解答；
（3）碳酸钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
（4）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；
（5）根据物质的性质进行验证．

解答 解：【猜想与假设】
猜想Ⅰ：完全变质，全部是Na₂CO₃；猜想Ⅱ：部分变质，为NaOH和Na₂CO₃．
【实验与探究】
（1）氯化钡溶液和碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钡和氯化钠，所以若观察到产生了白色沉淀，则说明在该固体中含有碳酸钠，该化学方程式为：CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl；
（2）继续步骤一的实验，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．
（3）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，能使酚酞变红；所以为了防止碳酸钠干扰实验应该将步骤二中的氯化钡溶液改为加入过量的氯化钡溶液；
（4）设碳酸钠的质量为x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
          106         197
             x         ng
$\frac{106}{x}=\frac{197}{ng}$
x=$\frac{106n}{197}g$
如果m=$\frac{106n}{197}$，则猜想Ⅱ成立；
（5）取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加总量氯化钡溶液．实验过程中产生白色沉淀，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．
故答案为：【猜想与假设】猜想Ⅱ：NaOH和Na₂CO₃
【实验与探究】（1）

实验操作步骤	实验现象	结论及解释
取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氯化钙溶液．	实验过程中产生 白色沉淀．	则证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立． 过程中发生反应的化学方程式：CaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl

（2）继续步骤一的实验，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．
（3）加入过量的氯化钡溶液；
（4）（2）m=$\frac{106n}{197}$；
（5）取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加总量氯化钡溶液．实验过程中产生白色沉淀，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．

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．