Question

9．化学课后，化学兴趣小组的同学在整理实验桌时，发现有一瓶氢氧化钠溶液没有塞橡皮塞，征得老师同意后，开展了以下探究：
【提出问题1】该氢氧化钠溶液是否变质了呢？若变质，变质的程度如何呢？
Ⅰ定性分析：
【实验探究1】

实验操作	实验现象	实验结论
取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加稀盐酸（请填一种含氢离子的溶液名称或其溶质化学式），并不断振荡．	出现气泡	氢氧化钠溶液一定变质了．

【提出问题2】该氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质呢？
【猜想与假设】
猜想1：氢氧化钠溶液部分变质．
猜想2：氢氧化钠溶液全部变质．
【查阅资料】
（1）氯化钙溶液呈中性．
（2）氯化钙溶液能与碳酸钠溶液反应：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl
【实验探究2】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钙溶液，并不断振荡．	有白色沉淀生成．	说明原溶液中一定有碳酸钠．
（2）取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液．	溶液变红色．	说明原溶液中一定有氢氧化钠

【实验结论】该氢氧化钠溶液部分（填“部分”或“全部”）变质．
【反思与评价】
（1）氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质，请写出相关反应的化学方程式：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O
（2）在上述【实验探究2】中，小明提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，小亮认为小明的方案不可行原因是不可行．
Ⅱ定量分析：
该兴趣小组取20g 10%的该溶液，加入足量澄清石灰水，生成1.0g碳酸钙沉淀．计算：
（1）20g该溶液中碳酸钠的质量；
（2）该溶液中氢氧化钠的变质程度．（计算结果保留到1%）
（提示：氢氧化钠的变质程度是指已变质的氢氧化钠占变质前氢氧化钠的质量分数）

Answer 1

分析 Ⅰ定性分析：
实验探究1：已知氢氧化钠溶液已变质，所以氢氧化钠溶液中一定含有碳酸根离子，因为氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳并发生反应生成碳酸钠，故加入盐酸会有气泡产生．
实验探究2：（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，溶液中的碳酸钠会与之反应生成碳酸钙白色沉淀．
（2）从（1）的结论可知原溶液中含有碳酸钠时，滴加氯化钡溶液时一定会生成白色的碳酸钡沉淀，取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液，溶液变红色．因碳酸钠已完全被氯化钡反应，所以说明原溶液中一定有氢氧化钠．
实验结论：该氢氧化钠溶液部分变质．
反思与评价：（1）氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质，主要是氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水导致的，可以据此写出该反应的化学方程式；
（2）在上述[实验探究2]中，如用氢氧化钙溶液代替氯化钡溶液是不行的，因为氢氧化钙与碳酸钠反应会生成氢氧化钠，这样无法确定原溶液是否有氢氧化钠；因此得不出氢氧化钠部分变质的结论，可以据此解答该题．
Ⅱ定量分析：
根据题中信息可以知道消耗盐酸的质量，然后根据盐酸和碳酸钠反应的化学方程式可以计算出碳酸钠的质量，进而求算出氢氧化钠的质量分数．

解答 解：Ⅰ定性分析：
实验探究1：已知氢氧化钠溶液已变质，所以氢氧化钠溶液中含有碳酸根离子，因此加入盐酸必产生二氧化碳气体，故加入盐酸会有气泡产生．
实验探究2：（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，因碳酸钠与氯化钡能生成碳酸钡沉淀，所以有白色沉淀生成，说明原溶液中一定有碳酸钠，该反应的化学方程式为：Na₂CO₃+BaCl₂═2NaCl+BaCO₃↓．
（2）取步骤（1）试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液，溶液变红色．溶液显碱性，因溶液中碳酸钠已被氯化钡完全消耗，所以说明原溶液中一定有氢氧化钠．从而得出[实验结论]该氢氧化钠溶液部分变质．
反思与评价：
（1）氢氧化钠溶液露置于空气中容易与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，相关反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）如用氢氧化钙溶液代替氯化钡溶液是不行的，因为氢氧化钙与碳酸钠反应会生成氢氧化钠，这样无法确定（2）步骤的实验结论，得不出氢氧化钠部分变质的结论，所以该方案不可行．
Ⅱ定量分析：
（1）设20g原溶液中碳酸钠的质量为x，生成二氧化碳的质量为y
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
 x                 1.0g            
 $\frac{106}{x}=\frac{100}{1.0g}$ 
解得：x=1.06g．
（2）设变质的氢氧化钠的质量为y．
2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O
80                    106
y                     1.06g   
 $\frac{80}{y}=\frac{106}{1.06g}$
解得：y=0.8g
（2）该氢氧化钠固体的变质程度$\frac{0.8g}{20g}×100%$=4%
答：（1）20.0g该溶液中碳酸钠的质量为1.06g；（2）该氢氧化钠固体的变质程度为4%．
故答案为：
Ⅰ定性分析：
实验探究1：出现气泡
实验探究2：白色沉淀；氢氧化钠
实验结论：部分
反思与评价：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（2）不可行；
Ⅱ定量分析：
（1）1.06g；
（2）4%

点评 此题是一道实验探究题，解题的关键是把握在证明氢氧化钠部分变质时，先除去氢氧化钠中的碳酸钠，然后再证明剩余溶液显碱性，才能说明氢氧化钠部分变质．