题目内容

19.氢氧化钠固体及溶液在空气中很容易发生变质生成碳酸钠.
(1)甲同学在实验室里发现一瓶敞口放置的氢氧化钠溶液,对其变质情况进行了如下探究.
【猜想与假设】该氢氧化钠溶液已部分变质.
【实验与结论】
实验步骤实验现象实验结论
a.取少量该溶液于一支试管中,加入足量氯化钙溶液有白色沉淀生成该氢氧化钠溶液已变质
b.将步骤a所得的液体过滤,取滤液于另一支试管中,滴加无色酚酞试液酚酞试液变红该氢氧化钠溶液已部分变质
【拓展探究】甲同学又尝试通过实验除去该氢氧化钠溶液中含有的碳酸钠,方案如下:
向该溶液中加入适量氢氧化钙,反应后,经过滤操作,即可除去该氢氧化钠溶液中含有的杂质.
(2)乙同学在实验室里发现少量部分变质的氢氧化钠固体,尝试通过实验测定其中碳酸钠的质量分数.
【设计和进行实验】乙同学设计了如图所示的实验装置(铁架台、铁夹等固定用装置已略去,碱石灰是固体氢氧化钠和生石灰的混合物),取10.0g待测样品,进行实验.
实验步骤如图:

a.连接好装置,并检查气密性;
b.打开弹簧夹,缓缓通入一段时间空气;
c.称量装置D的质量为83.4g;
d.关闭弹簧夹,慢慢滴加Y溶液,至不再产生气泡为止;
e.打开弹簧夹,再次缓缓通入一段时间空气;
f.再次称量装置D的质量为84.5g.
【交流讨论】
①试剂X、Y、Z依次最适宜选用C(选填字母).
A.氢氧化钠溶液   浓盐酸   浓硫酸           B.澄清石灰水   稀盐酸   稀硫酸
C.氢氧化钠溶液   稀硫酸   浓硫酸           D.浓硫酸  稀硫酸   氢氧化钠溶液
②步骤e中通入空气的作用是将B中产生的二氧化碳全部赶到D装置中.
③若没有装置C或E,则会导致测定结果偏大(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
【数据处理】根据实验中测得的有关数据,计算部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数是26.5%.

分析 (1)【实验与结论】主要看物质中是否含有碳酸钠,即测定碳酸根的存在,所以用钙离子来验证碳酸根的存在,并除去碳酸根离子,再利用酚酞试液测定氢氧根离子的存在即可;【拓展与探究】除杂质要根据加入的试剂只能与杂质反应,不能引入新的杂质考虑.
(2)①本题主要是根据D装置中质量的增加量,就是生成的二氧化碳的质量,所以一开始要除去空气中二氧化碳,通过加入的试剂与碳酸钠反应生成二氧化碳,反应后还需除去二氧化碳中的水蒸气,最后将二氧化碳吸收;②主要考虑反应完成后B中会存有很多的二氧化碳;③没有C就会把水蒸气误认为是二氧化碳进行分析.
【数据处理】根据化学方程式结合质量分数进行计算.

解答 解:(1)【实验与结论】根据实验结论:该氢氧化钠溶液已变质,说明其中含有碳酸钠,所以要检验是否含有碳酸根即可,又因为第二步中需要检验是否含有氢氧根,而碳酸钠也显碱性,所以第一步加入的试剂不仅要验证出有碳酸根离子,还需要除去碳酸根离子,所以加入试剂氯化钙即可,因为氯化钙显中性,与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,氯化钠也显中性,所以加入氯化钙,如果有白色沉淀生成,说明有碳酸钠存在,即已经变质;将步骤a所得的液体静置,取上层清液于另一支试管中,滴加酚酞试液,如果变红,说明溶液显碱性,即含有氢氧化钠,说明部分变质;
【拓展探究】除去碳酸钠主要是除去其中的碳酸根离子,可以用钙离子把碳酸根离子沉淀出来,又因为不能引入新的杂质,所以加入氢氧化钙就行,然后通过过滤将碳酸钙沉淀过滤出来;
(2)①A中试剂的作用主要是除去空气中的二氧化碳,所以用氢氧化钠溶液即可,B中加入的试剂主要是与碳酸钠反应生成二氧化碳,所以加入酸,不能是浓盐酸,可以是稀硫酸或稀盐酸;C中作用是除去混在二氧化碳中的水蒸气,所以用浓硫酸即可;
②由于反应结束后,B装置中会含有很多二氧化碳,所以通过通入空气将B装置中的二氧化碳排到D装置中;
③若没有装置C,会把水蒸气误认为是二氧化碳,导致二氧化碳质量偏多,通过计算得到的碳酸钠质量偏大,所以结果偏大;
【数据处理】解:生成二氧化碳的质量=84.5g-83.4g=1.1g
设部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量为x
Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑
106                      44
x                       1.1g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{1.1g}$   x=2.65g
部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数:$\frac{2.65g}{10g}$×100%=26.5%
答:部分变质的氢氧化钠固体中碳酸钠的质量分数为26.5%
故答案为:(1)【实验与结论】

实验步骤实验现象实验结论
a.取少量该溶液于一支试管中,加入 足量的氯化钙溶液有白色沉淀生成该氢氧化钠溶液已变质
b.将步骤a所得的液体静置,取上层清液于另一支试管中,滴加 无色酚酞试液酚酞试液变红该氢氧化钠溶液已部分变质
【拓展探究】氢氧化钙;
(2)①C;②将B中产生的二氧化碳全部赶到D装置中;③偏大;
【数据处理】26.5%.

点评 本题考查了氢氧化钠变质的有关知识,完成此题,可以依据已有的知识进行,要求同学们在平时的学习中加强基础知识的储备,以便灵活应用.

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