Question

【题目】在古代，人们常用贝壳（主要成分是碳酸钙，杂质不参加反应且不溶于水）和纯碱为原料制取烧碱。某小组同学按下图所示流程进行实验。

（1）贝壳高温煅烧时，发生反应的化学方程式为_______________。

（2）操作Ⅰ的名称____________。

（3）溶液蒸发结晶得到固体C的过程中，常用玻璃棒搅拌，其目的是________________________。

【问题与发现】该小组同学所得到固体C一定是纯净的NaOH吗？

【猜想与假设】根据反应原理，小明、小军、小华三位同学提出以下猜想：

小明：纯净的NaOH 小军：NaOH和Na2CO3的混合物

小华： ________________________

【探究与验证】三位同学分别设计下列方案，对自己的猜想进行验证。实验操作、现象和结论如下表，请参与他们的探究并完成所缺内容。

	实验操作	现象	结论
小明	取少量固体C，溶于适量水形成溶液后，滴加几滴酚酞试液	溶液变红	猜想成立
小军	取少量固体C，溶于适量水形成溶液后，滴加足量_________	有气泡产生	猜想成立
小华	取少量固体C，溶于适量水形成溶液后，滴加碳酸钠溶液	______	猜想不成立

【反思与评价】请你根据实验流程对小明同学设计的方案进行合理的评价：________________。

【拓展探究】小军同学定量分析所制取氢氧化钠固体样品中氢氧化钠的含量。

实验步骤如下①检查好装置气密性，装好药品后连接并固定好装置；

②打开弹簧夹a，通入一段时间的空气，精确称量D装置质量记录为100g；

③关闭弹簧夹a，打开B装置中的分液漏斗，滴入稀硫酸，直到瓶内无气泡产生；

④打开弹簧夹a， 继续通入一段时间空气，再精确称量D装置质量记录为101.1g……

实验分析：

（1）实验中A装置作用是_____________。

（2）实验步骤④中，继续通入一段时间空气的目的是_________________________。

（3）样品中氢氧化钠的含量为______________。（计算结果精确到小数点后一位）

Answer 1

【答案】 CaCO3高温CaO+CO2↑ 过滤 使液体受热均匀，防止液滴飞溅 NaOH和Ca(OH)2的混合物 稀盐酸（合理均可） 无白色沉淀产生（或无明显现象） 甲的实验设计不严密，实验过程中纯碱溶液和氢氧化钙不一定恰好完全反应 ，而纯碱溶液和氢氧化钙溶液均显碱性，无论哪种物质过量，均能使酚酞溶液变红，所以不能据溶液变红确定只含氢氧化钠；（说明：答到反应后溶液均显碱性，滴加酚酞均会变红即可。） 除去空气中的CO2 将反应装置内残留的CO2全部排出被D装置吸收 【答题空10】73.5%

【解析】（1）根据碳酸钙分解的反应原理书写方程式；

（2）根据分离固体和液体的方法分析解答；

（3）蒸发溶液时，玻璃棒的作用是通过搅拌使液体受热均匀，防止液滴飞溅；

【猜想与假设】根据反应物的量分析；

【探究与验证】根据实验操作的现象及结论分析；

【反思与评价】分析所给反应流程图，纯碱溶液和氢氧化钙生成氢氧化钠，但二者不一定恰好完全反应；纯碱溶液和氢氧化钙溶液均显碱性，无论哪种物质过量，均能使酚酞溶液变红，所以甲的实验设计不严密；

实验分析：（1）根据NaOH的作用分析；

（2）根据避免CO2影响实验结果分析；

（3）根据相关化学方程式计算分析；

解：（1）贝壳高温煅烧时，发生反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）操作Ⅰ的名称过滤；

（3）溶液蒸发结晶得到固体C的过程中，常用玻璃棒搅拌，其目的是使液体受热均匀，防止液滴飞溅；

【猜想与假设】氢氧化钙与碳酸钠反应，反应物的量的多少不确定，故小华的猜想为NaOH和Ca(OH)2的混合物；

【探究与验证】小军要检验碳酸根的存在，故滴加足量稀盐酸（合理均可）；小华

要确定氢氧化钙不存在，滴加碳酸钠溶液产生的现象是无白色沉淀产生（或无明显现象）；

【反思与评价】甲的实验设计不严密，实验过程中纯碱溶液和氢氧化钙不一定恰好完全反应 ，而纯碱溶液和氢氧化钙溶液均显碱性，无论哪种物质过量，均能使酚酞溶液变红，所以不能据溶液变红确定只含氢氧化钠；

实验分析：（1）A装置中装有NaOH溶液，主要作用是除去空气中的CO2，避免干扰实验；

（2）实验步骤④中，继续通入一段时间空气的目的是将反应装置内残留的CO2全部排出被D装置吸收，避免干扰实验；

（3）样品中变质的氢氧化钠与稀硫酸反应生成二氧化碳。由装置D的质量变化可知，生成二氧化碳的质量为101.1g-100g=1.1g。

设样品中氢氧化钠的质量为x。

Na2CO3 +H2SO4= Na2 SO4+ H2O+CO2↑

106 44

x 1.1g

x=2.65g

样品中氢氧化钠的质量为10g-2.65g=7.35g

样品中氢氧化钠的质量分数为 =73.5%

答：样品中氢氧化钠的含量为73.5%。