Question

4．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】
实验如下：

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．	实验过程中有气泡产生．	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．	实验过程中产生 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（填“酸”或“碱”）性，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将步骤二中的氯化钡溶液改为加入过量的氯化钡溶液．
（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）n=$\frac{197m}{106}$；若猜想Ⅲ成立，则m与n的关系式为0＜n＜$\frac{197m}{106}$．
【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．
【提出问题二】
某兴趣小组对部分变质的氢氧化钠固体进行提纯，设计了如下操作流程，请回答：

（1）步骤①中玻璃棒的作用是：搅拌，加速溶解．
（2）滤渣A的成分是CaCO₃（填化学式）；步骤③所包含的具体操作是加热浓缩、降温结晶、过滤，母液C中一定含有的溶质是氢氧化钠、氢氧化钙．
（3）步骤②反应的化学方程式为Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH；加入过量Ca（OH）₂的目的是将溶液中的碳酸钠全部转化成氢氧化钠．

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据氢氧化钠若变质，其产物为碳酸钠，所以可以结合题中的猜想完成解答；
【实验与探究】（1）根据碳酸钠可以和稀盐酸反应生成气体，而氢氧化钠和稀盐酸反应时没有明显现象，氯化钡溶液和碳酸钠反应生成白色沉淀进行分析；
（2）根据碳酸钠溶液与氢氧化钡溶液反应生成了氢氧化钠呈碱性，可以使酚酞变红，所以为了防止反应生成的氢氧化钠干扰实验应该加入过量的氯化钡溶液进行分析；
（3）根据氯化钡和碳酸钠溶液反应的化学方程式可以得出m和n的关系，然后根据题中的信息进行解答即可；
【反思与交流】氢氧化钠溶液变质是由于和空气中的二氧化碳发生反应生成了碳酸钠的缘故，可以据此写出该反应的化学方程式；
【提出问题二】（1）根据玻璃棒在溶解过程中的作用进行分析；
（2）根据碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，氢氧化钠的溶解度受温度影响较大，以及加入的氢氧化钙是过量的进行分析；
（3）根据碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠进行分析．

解答 解：【猜想与假设】氢氧化钠若变质，其产物为碳酸钠，若氢氧化钠部分变质，则该固体为氢氧化钠和碳酸钠混合物；
【实验与探究】（1）碳酸钠可以和稀盐酸反应生成气体，所以若没有明显现象，则该固体中没有碳酸钠，即只有氢氧化钠，即猜想Ⅰ成立；
氯化钡溶液和碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钡和氯化钠，所以若观察到产生了白色沉淀，则说明在该固体中含有碳酸钠，即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立；该化学方程式为：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl；
（2）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，能使酚酞变红；而碳酸钠溶液与氢氧化钡溶液反应生成了氢氧化钠，可以是酚酞变红，所以为了防止碳酸钠干扰实验应该将步骤二中的氯化钡溶液改为加入过量的氯化钡溶液；
（3）假设所取的mg固体全部为碳酸钠，则：
Na₂CO₃+BaCl₂═BaCO₃↓+2NaCl 
106             197
m                 n
$\frac{106}{m}$=$\frac{197}{n}$
即：n=$\frac{197m}{106}$；
若猜想Ⅱ成立，即全部是碳酸钠，那么n和m的关系为：n=$\frac{197m}{106}$；
若猜想Ⅲ成立，即所取固体为碳酸钠和氢氧化钠的混合物，所以生成的碳酸钡的质量n＜$\frac{197m}{106}$；
【反思与交流】氢氧化钠溶液变质是由于和空气中的二氧化碳发生反应生成了碳酸钠的缘故，化学方程式为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
【提出问题二】（1）玻璃棒在溶解过程中的作用是：搅拌，加速溶解；
（2）碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，所以滤渣A是CaCO₃，氢氧化钠的溶解度受温度影响较大，所以步骤③所包含的具体操作是加热浓缩、降温结晶、过滤，加入的氢氧化钙是过量的，所以母液C中一定含有的溶质是：氢氧化钠、氢氧化钙；
（3）碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，化学方程式为：Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，加入过量Ca（OH）₂的目的是：将溶液中的碳酸钠全部转化成氢氧化钠．
故答案为：【猜想与假设】固体为氢氧化钠和碳酸钠；
【实验与探究】（1）

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．	实验过程中始终没有气泡产生．	则证明猜想Ⅰ成立．
步骤二：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．	实验过程中产生 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）碱，将步骤二中的氯化钡溶液改为加入过量的氯化钡溶液；
（3）n=$\frac{197m}{106}$，n＜$\frac{197m}{106}$；
【反思与交流】2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
【提出问题二】（1）搅拌，加速溶解；
（2）CaCO₃，降温结晶，氢氧化钠、氢氧化钙；
（3）Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，将溶液中的碳酸钠全部转化成氢氧化钠．

点评 在检验氢氧化钠是否是部分变质与检验是否变质是有区别的，检验变质只需用盐酸就可以了，而检验部分变质，还要检验是否有氢氧化钠，常用氯化钙溶液或是氯化钡溶液来进行检验．