Question

3．同学们运用对比的学习方法探究碱的性质．

实验一 观察固体表面	实验二 向两块固体表面滴加稀盐酸	实验三 振荡3个塑料瓶

（1）由实验一、二可知，氢氧化钠会吸收空气中的二氧化碳和水，因此要密封保存．
（2）实验三种观察到3个塑料瓶变瘪的程度为A＞B＞C，对此A瓶与C（填“B”或“C”）瓶的实验现象，可证明CO₂能与NaOH发生反应．
（3）同学们设计如下两种方案鉴别氢氧化钠和氢氧化钙两种饱和溶液．

实验一	实验二	分析
	微热（不考虑水分蒸发）	两种方案中均观察到A试管内出现白色浑浊，则A中溶液为饱和氢氧化钙溶液；方案二的设计原理是氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，氢氧化钠的溶解度随温度升高而增大．

（4）某同学发现工业上使用的氢氧化钠固体标签如图所示，于是对其成分进行了探究：

【提出问题】氢氧化钠中含有什么杂质？
【查阅资料】①在华工生产中，原料往往不能完全转化为产品．
②工业上制取NaOH的反应原理是：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，然后蒸发溶剂获得NaOH固体．
③碱性的Na₂CO₃溶液与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应．
【提出猜想】氢氧化钠中含有的杂质为碳酸钠和氯化钠．
提出上述猜想的理由是原料中的NaCl未完全反应，氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠．
【进行实验】取固体于试管中，加水溶解并向溶液中加入过滤稀盐酸．
【实验结论】溶液中有明显现象，证明杂质中一定含有碳酸钠．
【反思评价】该同学想进一步证明固体中含有氢氧化钠，实验方案是取少量固体于试管中加水溶解，加入过量的氯化钙溶液使沉淀完全，静置后向上层清液中滴加酚酞溶液，溶液变红，则固体中含有氢氧化钠．
（5）某碳酸钠样品中含有少量氯化钠．现称量11g该样品放入烧杯中，然后加入一定量溶质的质量分数为14.6%的稀盐酸，至恰好完全反应，去除溶液中的水分，最终得到12.1g氯化钠固体．计算：
①碳酸钠样品中碳酸钠的质量；
②反应后所得溶液中溶质的质量分数．（结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根据氢氧化钠的化学性质进行分析；
（2）根据二氧化碳与氢氧化钠、氢氧化钙、水的反应；
（3）根据氢氧化钠与氢氧化钙的溶解性进行分析；
（4）【提出猜想】根据氢氧化钠的制法和变质进行分析；
【反思评价】②根据氢氧根离子验证进行分析；
（5）①分析反应可发现，反应前为碳酸钠和氯化钠的混合物，而反应后得到固体为氯化钠，质量增加了12.1g-11g=1.1g，而该过程中是固体的质量增加了，所以可以根据差量法进行解答；
②反应后溶液的质量为反应前样品的质量+稀盐酸的质量-生成的二氧化碳的质量，然后结合溶液中溶质的质量分数的计算公式进行计算即可．

解答 解：（1）由上图实验一、二可知，氢氧化钠会吸收空气的 H₂O、CO₂，因此要密封保存；
（2）实验三中可观察到三个软塑料瓶变瘪的程度大小为A＞B＞C，A瓶内发生反应为二氧化碳与氢氧化钠溶液反应，对比A瓶与C瓶的实验现象可证明CO₂能与NaOH发生反应；
（3）考虑氢氧化钠与氢氧化钙的溶解性：两种方案中均观察到A试管内出现白色浑浊，A中试剂为饱和氢氧化钙溶液；方案二的设计原理是利用了氢氧化钙的溶解度随温度升高而减少；氢氧化钠的溶解度随温度升高而升高；两者的溶解度受温度影响情况不同；

实验一	实验二	分析
	微热（不考虑水分蒸发）	两种方案中均观察到A试管内出现白色浑浊，则A中溶液为饱和氢氧化钙溶液；方案二的设计原理是氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，氢氧化钠的溶解度随温度升高而增大

（4）【提出猜想】根据工业制取NaOH的反应原理是：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，然后蒸发溶剂获得NaOH固体；可能有氯化钠没有全部反应，又因为氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠；
【反思评价】②要验证氢氧化钠，首先要排除碳酸钠的干扰，可以取少量固体于试管中加水溶解，加入过量的氯化钙溶液使沉淀完全，静置后向上层清液中滴加酚酞溶液，溶液变红，则固体中含有氢氧化钠；
（5）解：设碳酸钠的质量为x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑ 
106    73    117       44   
x     $\frac{73x}{106}$   $\frac{117x}{106}$    $\frac{44x}{106}$     
则11g-x+$\frac{117x}{106}$=12.1g
解得：x=10.6g
②反应后所得溶液中溶质的质量分数为：$\frac{12.1g}{11g+7.3g+14.6g-4.4g}$×100%≈21.4%   
答：①碳酸钠样品中碳酸钠的质量为10.6g；
②反应后所得溶液中溶质的质量分数为21.4%．
故答案为：（1）二氧化碳和水；
（2）C；
（3）饱和氢氧化钙溶液；氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，氢氧化钠的溶解度随温度升高而增大；

实验一	实验二	分析
		饱和氢氧化钙溶液；氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，氢氧化钠的溶解度随温度升高而增大

（4）【提出猜想】原料中的NaCl未完全反应，氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠；
【反思评价】②取少量固体于试管中加水溶解，加入过量的氯化钙溶液使沉淀完全，静置后向上层清液中滴加酚酞溶液，溶液变红，则固体中含有氢氧化钠；
（5）①碳酸钠样品中碳酸钠的质量为10.6g；
②反应后所得溶液中溶质的质量分数为21.4%．

点评 熟练掌握二氧化碳和氢氧化钠、氢氧化钙的化学性质，能够根据物质的性质设计实验对物质进行鉴别，在学习中要注意培养自己设计实验的能力．