Question

3．某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置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：
【猜想与假设】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH、Na₂CO₃．
【实验探究】
（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：取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氢氧化钡溶液．	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BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）为了进一步的验证猜想结果，小明同学提出了如下实验方案：鸡血步骤二的实验，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）实验小组的同学展开讨论，又提出了一个定量试验方案，通过测定产生沉淀的质量来证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．试验如下：准确称量m克固体样品中于试管中，加热蒸馏水完全溶解，然后滴加足量氯化钡溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称的沉淀的质量为n克，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）$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思与交流】久置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 氢氧化钠能够和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
氢氧化钠能和稀盐酸反应生成氯化钠和水；
碳酸钠能和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳；
碳酸钠能和氯化钡反应生成白色沉淀碳酸钡和氯化钠；
氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色．

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）碳酸钠可以和稀盐酸反应生成气体，所以若没有明显现象，则该固体中没有碳酸钠，即只有氢氧化钠，即猜想Ⅰ成立；
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，即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立；该化学方程式为：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl；

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BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）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，能使酚酞变红；而碳酸钠溶液与氢氧化钡溶液反应生成了氢氧化钠，可以是酚酞变红，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；
故填：碱； 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．
【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 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．