Question

3．某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置的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：
【提出问题】久置氢氧化钠固体的成分是什么？
【猜想与假设】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
【实验与探究】
（1）实验记录：

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．	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．	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为BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）为了进一步的验证猜想结果，小明同学提出如下实验方案：继续步骤二的实验，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滴加足量的氯化钡溶液．
（3）实验小组的同学展开讨论，又提出了一个定量实验方案，通过测定产生沉淀的质量来证明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．实验如下：准确称取m克固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加足量氯化钡溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称得沉淀的质量为n克，若猜想Ⅱ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，下同）m=$\frac{106n}{197}$；若猜想Ⅲ成立，则m与n的关系式又为m＞$\frac{106n}{197}$．
【反思与交流】
久置的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 【猜想与假设】
全部是NaOH，全部是Na₂CO₃；，是NaOH和Na₂CO₃；
【实验与探究】
氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳；
氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠；
碳酸钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
【反思与交流】
氢氧化钠能和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水．

解答 解：【猜想与假设】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
故填：NaOH和Na₂CO₃．
【实验与探究】
（1）实验记录：

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．	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．	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为：BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

故填：Ⅰ；BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl．
（2）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，因此该方案的操作步骤中应滴加足量的氯化钡溶液，使碳酸钠完全反应，如果无色酚酞变红，则猜想Ⅲ成立；若酚酞不变红，则猜想Ⅱ成立．
故填：碱；滴加足量的氯化钡溶液．
（3）解：设碳酸钠的质量为x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
       106    197
        x     ng
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{ng}$，
x=$\frac{106n}{197}$g，
如果m=$\frac{106n}{197}$，则猜想Ⅱ成立，如果m＞$\frac{106n}{197}$，则猜想Ⅲ成立．
故填：m=$\frac{106n}{197}$；m＞$\frac{106n}{197}$．
【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．