Question

2．某校化学研究性学习小组的同学对一包因敞口放置已部分变质的氢氧化钠固体产生了兴趣，老师安排第一小组做除去NaOH溶液中 Na₂CO₃的实验．第二小组同学做测定该混合物中NaOH质量分数的实验．请你参与他们的探究过程．
【知识准备】：（1）氢氧化钠不能敞口放置的原因是：因为空气有H₂O和CO₂；
（2）判断氢氧化钠是否变质的方法之一是向样品中加盐酸，加入过量盐酸后看是否有气体生成，写出产生气体的反应化学方程式：2HCl+Na₂CO₃═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（3）判断氢氧化钠是否变质的另一种方法是将样品溶于水，再向样品中加澄清石灰水，看是否变浑浊，写出产生沉淀的反应化学方程式是：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
Ⅰ、第一小组的同学取一定量的该固体溶于水，得到混合溶液，为了除去溶液中的Na₂CO₃杂质，甲、乙、丙、丁四位同学分别选择下列试剂进行实验．其中合理的是丙．
甲：适量稀盐酸 乙：过量KOH溶液 丙：适量Ca（OH）₂溶液 丁：适量CaCl₂溶液．
Ⅱ、第二小组的同学讨论测定该固体混合物中NaOH质量分数的方案
【提出问题】：样品中氢氧化钠的质量分数是多少？
【设计方案】：小明同学：同学称取10g样品，加水配成溶液，在溶液中加入少量氯化钙．过滤、洗涤、干燥，共得到白色沉淀0.1g．“能否用小明同学实验所得的数据计算出样品中氢氧化钠的质量分数？”，小刚思考后，觉得不妥，理由是：少量的CaCl₂不能将Na₂CO₃反应完．
【解决问题】：小刚和小明同学决定重新设计方案：称取8g样品配成溶液，向其中滴加5.11%的稀盐酸，直至无气泡放出，刚好用去稀盐酸100g，测出二氧化碳气体体积，换算出二氧化碳质量为0.88g．
①求：8g样品中碳酸钠的质量？（有情提醒：操作和换算均正确）
②计算氢氧化钠的质量分数：小明没有用到盐酸的质量，计算结果为73.5%；小刚利用了盐酸的质量，计算结果为50%．你支持谁的计算方法，并说明理由：小刚，氢氧化钠易潮解，样品中含有水．（答案合理即可）．

Answer 1

分析 根据氢氧化钠放置在空气中易吸水而潮解，吸收二氧化碳而变质；根据碳酸钠能与酸反应产生二氧化碳，与氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀；除杂要求不能增加新的杂质，不能减少主体物质进行除杂；根据测定原理进行分析、评价得出结论．

解答 解：【知识准备】（1）氢氧化钠放置在空气中易吸水而潮解，能与酸性物质或气体发生反应而变质，如空气中的二氧化碳，因此应密封保存．故答案为：H₂O和CO₂；
（2）氢氧化钠能与空气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钠，因为变质产物中含有碳酸根离子，因此检验是否发生变质时就是检验碳酸根离子的存在，因此可采用滴加盐酸试剂的方法，若变质则有气泡产生．故答案为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（3）检验碳酸根离子存在的方法除上述之外，还可能滴加氢氧化钙溶液的方法，因为碳酸根离子能与钙离子反应生成难溶的碳酸钙而出现白色沉淀．故答案为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
Ⅰ、除去氢氧化钠中的碳酸钠，所选物质含氢氧根，且能将碳酸根除去，故可利用氢氧化钙和碳酸钠反应产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠，所以选丙；
Ⅱ、【设计方案】少量的 CaCl₂不能将 Na₂CO₃ 反应完，使结果偏小；
【解决问题】①设8g样品中碳酸钠的质量为x
2HCl+Na₂CO₃═2NaCl+H₂O+CO₂↑
      106              44
       x              0.88g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{0.88g}$    x=2.12g
②由于氢氧化钠易潮解，样品中含有水，小明是通过二氧化碳的质量计算碳酸钠，剩下的物质是氢氧化钠，没有考虑水的影响，因此误差较大；小刚利用碳酸钠和氢氧化钠消耗盐酸的量进行计算，不会因为水影响结果，因而更准确，故支持小刚的计算；
故答案为：（1）H₂O和 CO₂；
（2）2HCl+Na₂CO₃═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（3）Na₂CO₃+Ca（OH ）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
【提出问题】：Ⅰ、丙；
Ⅱ【设计方案】因为加入少量的 CaCl₂不能将 Na₂CO₃ 反应完，；
【解决问题】①2.12；②小刚，氢氧化钠易潮解，样品中含有水（答案合理即可）．

点评 本题综合考查了氢氧化钠和碳酸钠的性质，样品中某物质的质量分数的计算，并会检验碳酸根的存在，综合性较强，难度较大．