Question

1．实验探究是化学研究的常用手段．初中化学课上，同学们利用如图1的实验探究碱的化学性质：

（1）A实验中滴加酚酞的作用是：判断氢氧化钠和稀盐酸是否反应；
（2）B实验中观察到的现象为：塑料瓶变瘪；
（3）C实验中反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
【实验再探究】实验结束后，同学们将废液倒入同一只废液缸中，发现废液浑浊并显红色．
【提出问题】废液中含有什么物质？
【假设猜想】通过分析上述实验，同学们猜想：废液中除酚酞、碳酸钙及水以外一定含有氯化钠．
老师问：废液中还可能含有什么物质？引发了同学们热烈讨论，下面是大家的发言：

学生甲	可能含有Ca（OH）2	学生乙	可能含有Na2CO3
学生丙	可能含有CaCl2	学生乙	可能含有NaOH

【实验验证】同学们对可能含有的物质进行确定，取一定量的废液过滤，向滤液中逐滴加入氯化钡溶液，得到白色沉淀，红色褪去．
【结论】上述滤液中，还含有Na₂CO₃，没有CaCl₂、Ca（OH）₂、NaOH．
【实验反思】
（1）根据以上B实验可知，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）现有一瓶经常敞口放置的氢氧化钠溶液，它的变质程度如何呢？
【定性探究】：
【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
为了弄清久置的氢氧化钠是否完全变质，设计了如下方案：

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）在上述实验步骤（1）中，小强提出可用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液，你认为该方案不可行（填“可行”或“不可行”）．
【定量探究】：
实验步骤：取该溶液50克，逐滴加入质量分数为7.3%的稀盐酸至无气泡冒出为止，所加盐酸质量与产生气体质量关系如图：
试计算：
①m=2.2g（不需写出计算过程）
②该溶液中碳酸钠的质量分数是多少？（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）酚酞的作用是判断氢氧化钠和稀盐酸是否反应；
（2）二氧化碳与氢氧化钠反应使塑料瓶的气体减少，从而使瓶内气压变小，在外界大气压的作用下塑料瓶变瘪；
（3）碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠；
【假设猜想】废液浑浊是因为碳酸钠溶液与石灰水反应生成了碳酸钙沉淀；稀盐酸与氢氧化钠溶液反应生成了氯化钠，氯化钠不再与其他物质反应；
【实验验证】向滤液中逐滴加入氯化钡溶液，得到白色沉淀，在废液中能与氯化钡反应生成沉淀的只有Na₂CO₃．由于碳酸钠的存在，所以溶液中不存在能够和碳酸钠反应的Ca（OH）₂和CaCl₂；由于本身混有酚酞，沉淀后的溶液的红色褪去，所以溶液中不可能含有NaOH，加氯化钡前溶液显红色是因为碳酸钠溶液显碱性导致的；
【实验反思】（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．
【查阅资料】（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．
（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；
[实验结论]氢氧化钠溶液部分变质．
【反思与评价】（1）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；
【定量探究】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，进而求算出碳酸钠的质量分数．

解答 解：（1）A实验中滴加酚酞的作用是判断氢氧化钠和稀盐酸是否反应，故填：判断氢氧化钠和稀盐酸是否反应；
（2）因为二氧化碳与氢氧化钠反应使塑料瓶的气体减少，从而使瓶内气压变小，在外界大气压的作用下塑料瓶变瘪，因此B实验中观察到的现象为塑料瓶变瘪，故填：塑料瓶变瘪；
（3）碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，反应的化学方程式为Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH，故填：Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
【假设猜想】废液浑浊是因为碳酸钠溶液与石灰水反应生成了碳酸钙沉淀；稀盐酸与氢氧化钠溶液反应生成了氯化钠，氯化钠不再与其他物质反应．故一定含有：NaCl；溶液显红色，还有可能含有氢氧化钠，故填：氯化钠；NaOH；
【实验验证】向滤液中逐滴加入氯化钡溶液，得到白色沉淀，在废液中能与氯化钡反应生成沉淀的只有Na₂CO₃．故一定含有：Na₂CO₃；
由于碳酸钠的存在，所以溶液中不存在能够和碳酸钠反应的Ca（OH）₂和CaCl₂，一定没有：Ca（OH）₂和CaCl₂；故一定没有：Ca（OH）₂和CaCl₂；
由于本身混有酚酞，沉淀后的溶液的红色褪去，所以溶液中不可能含有NaOH，加氯化钡前溶液显红色是因为碳酸钠溶液显碱性导致的；故一定没有NaOH；
综上所述，滤液中一定还含有 Na₂CO₃； 一定不含有  CaCl₂、Ca（OH）₂、NaOH．
故填：Na₂CO₃；  CaCl₂、Ca（OH）₂、NaOH．
【实验反思】（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．故填：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
【查阅资料】（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．
（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．
故填：白色沉淀；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）如用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液是不行的，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，故填：不可行；
【定量探究】：
（1）由题意可以知道消耗的盐酸中溶质的质量为：（60g-10g）×7.3%=3.65g；
设原溶液中碳酸钠的质量为x，生成二氧化碳的质量为y，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106        73                            44
 x          3.65g                         y
$\frac{106}{x}$=$\frac{73}{3.65g}$=$\frac{44}{y}$，解得：x=5.3g，y=2.2g，
即m的值为2.2，故填：2.2；
（2）原溶液中碳酸钠的质量分数为：$\frac{5.3g}{50g}$×100%=10.6%，故答案为：10.6%．

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．