Question

14．某工厂用电解饱和食盐水方法生产氯气、烧碱、氢气等化工产品，这种工业称为“氯碱工业”． （反应的化学方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑），某研究性学习小组对该厂生产的烧碱样品进行如下探究．
Ⅰ．定性探究
【提出问题】烧碱样品中可能含有哪些杂质？
【猜    想】一：可能含有Na₂CO₃，作出此猜想的依据是CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O （用化学方程式表示）．
二：可能含有NaCl，作出此猜想的依据是可能有少量的氯化钠没有反应（用简洁的文字表述）．
【设计实验】

实验步骤	实验现象	解释或结论
①取适量烧碱样品置于试管中，加水溶解，并用手触摸试管外壁	试管外壁发热	原因是：氢氧化钠固体．溶于水放热
②向①所得的溶液中逐滴加入稀硝酸至过量	开始无明显现象，一段时间后产生能使澄清石灰水变浑浊的气体	样品中含有的杂质是Na2CO3．
③向②所得的溶液中滴加几滴硝酸银溶液	产生白色沉淀现象	样品中还含有的杂质是NaCl．

【交流与讨论 小明同学提出：“上述实验中稀硝酸也可以用稀盐酸代替”．你认为他的观点
不正确（填“正确”或“不正确”）．
Ⅱ．定量探究
【提出问题】如何测定烧碱样品中氢氧化钠的质量分数呢？
【设计实验】小婉同学设计探究方案后进行实验并测得数据如下：
【实验一】取烧碱样品20g，加足量稀盐酸，称量反应前后D装置的质量增重0.22g；

根据实验过程回答下列问题：
（1）装置B中发生反应的化学方程式NaOH+HCl═NaCl+H₂O，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（2）实验过程中需持续缓缓通入空气，其作用有：
①搅拌B、C 中的反应物，使其充分反应；②使生成的二氧化碳全部进入D装置；
（3）装置C的作用是除去水蒸气；若没有E装置，则测得样品中杂质的质量分数偏大（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
【实验二】取烧碱样品20g加水充分溶解，加足量AgNO₃溶液和稀HNO₃，过滤、洗涤、干燥，称量生成2.87g白色滤渣．
请你利用小婉同学测得的实验数据．

Answer 1

分析 二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，因此可能有碳酸钠；氯化钠可能没有全部反应，因此可能有氯化钠．加水溶解，试管外壁发热，原因是氢氧化钠固体溶于水放热；向①所得的溶液中逐渐加入稀硝酸至过量，一开始无明显现象，一段时间后产生能使澄清石灰水浑浊的气体，因此样品中含有的杂质是碳酸钠；向②所得的溶液中滴加几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀氯化银，说明样品中还含有的杂质是氯化钠；上述实验中稀硝酸不可以用稀盐酸代替，因为盐酸中有氯离子，影响氯化钠中氯离子的检验．

解答 解：【猜 想】一：二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，因此可能有碳酸钠，反应的化学方程式为CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；故答案为：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
二：氯化钠可能没有全部反应，因此可能有氯化钠；故填：可能有少量的氯化钠没有反应；
【设计实验】
加水溶解，试管外壁发热，原因是氢氧化钠固体溶于水放热；向①所得的溶液中逐渐加入稀硝酸至过量，一开始无明显现象，一段时间后产生能使澄清石灰水浑浊的气体，因此样品中含有的杂质是碳酸钠；向②所得的溶液中滴加几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀氯化银，说明样品中还含有的杂质是氯化钠；上述实验中稀硝酸不可以用稀盐酸代替，因为盐酸中有氯离子，影响氯化钠中氯离子的检验．
故答案为：氢氧化钠固体溶于水放热；Na₂CO₃；白色沉淀；不正确；
Ⅱ．定量探究（1）盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式分别为NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；故填：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（2）实验过程中需持续缓缓通入空气，其作用有：①搅拌B、C 中的反应物，使其充分反应；②使生成的二氧化碳全部进入D装置；故填：使生成的二氧化碳全部进入D装置；
（3）浓硫酸具有吸水性，所以装置C的作用是除去水蒸气；若没有E装置，则空气中的二氧化碳会进入D装置，使测得样品中杂质的质量分数偏大；故填：除去水蒸气；偏大；
【实验二】设20g样品中含有碳酸钠的质量为x，氯化钠的质量为y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                   0.22g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{0.22g}$
x=0.53g
NaCl+AgNO₃═AgCl↓+NaNO₃
58.5      143.5
y          2.87g
$\frac{58.5}{y}=\frac{143.5}{2.87g}$
y=1.17g
氢氧化钠的质量分数=$\frac{20g-0.53g-1.17g}{20g}$×100%=91.5%
答：氢氧化钠的质量分数是91.5%．

点评 本考点属于实验探究题，既有物质性质的检验，又有化学方程式的书写和有关的计算，综合性比较强．本题根据题目提供的信息，结合实验探究的一般步骤和碱的性质等知识来解决，还要注意化学方程式的书写和配平，有关的计算要准确．本考点主要出现在实验题中．