Question

17．下面是兴趣小组同学对暴露在空气的氢氧化钠固体的探究．请回答下列问题：
[提出问题 1]：
该氢氧化钠固体有没有变质呢？
[进行实验 1]：甲同学取少量固体于试管中用足量的水溶解，后加入过量的 BaCl₂ 溶液，观察到产生白色沉淀，证明氢氧化钠固体已经含有 Na₂CO₃．
[提出问题 2]：
如何除去氢氧化钠固体中的杂质，得到纯净的氢氧化钠呢？
[进行实验 2]：乙同学对该氢氧化钠固体进行提纯，按如下操作流程进行实验．

[实验分析]：
（1）步骤②反应的化学方程式是Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，步骤②的操作有搅拌 和过滤，搅拌的作用是使碳酸钠完全反应．
（2）证明步骤②中已达到 Ca（OH）₂溶液过量的目的，下列方案中可行的是ac．
a．取少量滤液 B，向其中通二氧化碳气体，溶液变浑浊
b．取少量溶液 B，向其中再加少量石灰水，无白色浑浊 
c．取少量溶液 B，向其中再加少量浓碳酸钠溶液，有白色浑浊
（3）为获得纯净的氢氧化钠步骤③所包含的具体操作是蒸发浓缩、B、过滤． A．蒸发结晶B．降温结晶
（4）丙同学认为乙同学流程中的 Ca（OH）₂ 溶液可以用稍过量的 Ba（OH）₂ 溶液代替，代替后的主要优点是A．
A．氢氧化钙微溶于水，氢氧化钡易溶于水，用氢氧化钡溶液可以减少溶液中水的量，以提高蒸发浓缩的效率，并节约能源．
B．只有氢氧化钡才能除去杂质[实验拓展]：如何测定久置的烧碱样品中氢氧化钠的质量分数呢？
从一瓶久置的烧碱中称取了 20g，干燥后剩余固体固体质量为 19g，完全溶于蒸馏水 中配成 100g 样品溶液，现取一定溶质的质量分数的氯化钡溶液与样品溶液混合，充分反 应后得到如表所示的数据．

项目和次数	第 1 次	第 2 次	第 3 次	第 4 次
样品溶液质量（g）	10	20	30	40
氯化钡溶液质量（g）	10	15	15	30
产生沉淀的质量（g）	1.97	3.94	3.94	X

（5）表中第2、4次恰好完全反应．
（6）请计算样品中氢氧化钠的质量分数？（请保留具体解题过程）

Answer 1

分析 [进行实验 1]：
氢氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，碳酸钠能和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠；
[实验分析]：
（1）步骤②中，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠；
步骤②的操作有搅拌和过滤，搅拌能使碳酸钠完全反应；
（2）二氧化碳能和氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和水；
（3）为获得纯净的氢氧化钠步骤③所包含的具体操作是蒸发浓缩、降温结晶、过滤；
（4）丙同学认为乙同学流程中的 Ca（OH）₂ 溶液可以用稍过量的 Ba（OH）₂ 溶液代替，代替后的主要优点是氢氧化钙微溶于水，氢氧化钡易溶于水，用氢氧化钡溶液可以减少溶液中水的量，以提高蒸发浓缩的效率，并节约能源；
（5）根据表中提供的信息可以判断那组恰好完全反应；
（6）根据反应的化学方程式及其提供的数据可以进行相关方面的计算．

解答 解：[进行实验 1]：甲同学取少量固体于试管中用足量的水溶解，后加入过量的 BaCl₂ 溶液，观察到产生白色沉淀，证明氢氧化钠固体已经含有 Na₂CO₃．
故填：产生白色沉淀．
[实验分析]：
（1）步骤②中，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，反应的化学方程式是：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
步骤②的操作有搅拌 和过滤，搅拌的作用是使碳酸钠完全反应．
故填：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；使碳酸钠完全反应．
（2）a．取少量滤液 B，向其中通二氧化碳气体，溶液变浑浊，说明氢氧化钙溶液过量；
b．取少量溶液 B，向其中再加少量石灰水，无白色浑浊，不能说明氢氧化钙溶液过量，也可能是恰好完全反应；
c．取少量溶液 B，向其中再加少量浓碳酸钠溶液，有白色浑浊，说明氢氧化钙溶液过量．
故选：ac．
（3）为获得纯净的氢氧化钠步骤③所包含的具体操作是蒸发浓缩、降温结晶、过滤． 
故填：降温结晶．
（4）丙同学认为乙同学流程中的 Ca（OH）₂ 溶液可以用稍过量的 Ba（OH）₂ 溶液代替，代替后的主要优点是氢氧化钙微溶于水，氢氧化钡易溶于水，用氢氧化钡溶液可以减少溶液中水的量，以提高蒸发浓缩的效率，并节约能源．
故选：A．
（5）由第2次和第3次可知，第3次中样品溶液过量，由第1次和第2次数据可知，第1次氯化钡溶液过量，因此表中第2次恰好完全反应，又因为第4次和第2次两种溶液质量比相等，因此第4次也恰好完全反应．
故填：2、4．
（6）因为第2次恰好完全反应，因此以第2次数据进行计算：
设20g样品溶液中碳酸钠质量为x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
            106        197
             x        3.94g
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{3.94g}$，
x=2.12g，
20g样品溶液中样品质量为：20g×$\frac{19g}{100g}$×100%=3.8g，
样品中氢氧化钠的质量分数为：$\frac{3.8g-2.12g}{3.8g}$×100%=44.2%，
答：样品中氢氧化钠的质量分数为44.2%．

点评 本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论．