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 |
向该溶液中加入氢氧化钙,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,写出该反应的化学方程式Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH.
(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.
实验步骤如下: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,则会导致测定结果偏大(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”,下同);若没有装置E,则会导致测定结果偏大.
【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.
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;反应的化学方程式是Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH.
(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;没有E装置,会吸收空气中的二氧化碳和水,导致测得的二氧化碳的质量偏大,从而计算出的碳酸钠的质量偏大,所以本题答案为:偏大,偏大,
【数据处理】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:$\frac{2.65g}{10.0g}$×100%=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 |
(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 解答本题的关键是在验证变质的氢氧化钠中是否含有氢氧化钠时,不能直接用酚酞试液,因为碳酸钠也显碱性,应该先把碳酸钠检验并除去后再加入酚酞试液;除杂质时加入的试剂只能与杂质反应,不能引入新的杂质;要理解该装置图中每一步的用途.
| 序号 | 横坐标 | 纵坐标 |
| A | 向一定量稀硫酸中加入锌粉的质量 | 溶液中氢元素的质量 |
| B | 向一定量的氢氧化钠和碳酸钠混合溶液中加入稀盐酸的质量 | 产生气体的质量 |
| C | 向一定量的澄清石灰水中加入碳酸钠溶液的质量 | 生成沉淀的质量 |
| D | 在一定温度下,向一定量不饱和硝酸钾溶液中加入硝酸钾固体的质量 | 溶液中溶质的质量分数 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
(1)
| 实验步骤 | 实验现象 | 结论 |
| ①取样于小试管中,加水,用手触摸试管外壁 | 试管发热 | 干燥剂中含有CaO |
| 取少量用样品制得的溶液于试管中,滴入几滴酚酞试液 | 溶液变红色 | 干燥剂中含有Ca(OH)2干燥剂部分变质 |
| A. | 锌 | B. | 碘 | C. | 钙 | D. | 硒 |
【实验一】自制酸碱指示剂
(1)取少量紫包菜和白菜叶剪碎后分别在研钵中捣烂,加入酒精溶液浸泡;用纱布将浸泡出的汁液滤出,观察到紫包菜汁液为紫色,白菜汁液为无色.分别装好待用.
(2)取四支试管分别用NaOH溶液和稀盐酸进行实验,观察到现象如图.
记录如下:
| NaOH溶液 | 稀盐酸 | |
| 紫包菜汁液 | ①绿色 | ②红色 |
| 白菜汁液 | ③无色 | ④淡黄色 |
【实验二】探究碱和盐的性质
第一组学生进行CuSO4、NaOH溶液的反应,观察到的现象是有蓝色絮状沉淀生成,溶液颜色变浅;该反应的化学方程式为CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2↓.
第二组学生进行BaCl2、Na2CO3溶液的反应,反应的化学方程式为BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl.
【实验三】废液再探究
结束后,两组同学将全部的废液集中倒进一个废液缸中.兴趣小组同学对废液进行过滤,得到无色滤液.
【提出问题】滤液中含有什么溶质?
【做出猜想】滤液中一定含有NaCl,还可能含有BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种.
【实验探究】
(1)取少量滤液加入试管中,滴加紫包菜汁液,溶液显绿色.
(2)继续加入足量的稀硫酸,溶液变成红色,无气泡和沉淀产生,则滤液中一定没有Na2CO3、BaCl2.
根据(1)(2)判断滤液中一定含有NaOH.
(3)为最终确定该滤液的组成,还需补充的实验是:另取少量滤液于试管中,滴加BaCl2溶液,观察到白色沉淀.
【实验结论】该无色滤液的组成为NaCl、NaOH、Na2SO4.