Question

6．某同学对一瓶长期暴漏在空气中的氢氧化钠固体样品的成分及含量进行探究．
【提出问题】该样品中含有哪些物质？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：已完全变质，该样品中只含Na₂CO₃；
猜想Ⅱ：部分变质，该样品中含有NaOH和Na₂CO₃．
则NaOH变质反应的化学方程式为CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
【查阅资料】
①碱性的Na₂CO₃溶液可以与中性的CaCl₂溶液发生复分解反应；
②CO₂在饱和碳酸氢钠溶液汇总几乎不溶解．
【实验探究】为确定该样品的成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告．

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量样品溶于水，加入 过量CaCl2溶液；	白色沉淀产生	该反应的化学方程式：Na2CO3+CaCl2═2NaCl+CaCO3↓
（2）将上述反应后的混合液过滤，取滤液加入酚酞试液；	溶液变红色	证明猜想Ⅱ正确

【提出问题2】怎样提纯该样品得到纯净的氢氧化钠固体？
【实验探究2】为得到纯净的氢氧化钠固体，小亮明设计了如图1所示的实验流程．请回答下列问题：
（1）该实验中发生反应的化学方程式为Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
（2）最终所得氢氧化钠固体质量大于（填“大于”、“等于”或“小于”）变质后样品中氢氧化钠的质量．
【实验反思】
（1）通过本题，你学会了定性检验氢氧化钠的变质和除杂提纯物质．为了得到可靠的实验结果，探究过程中你需要思考的问题有①②④⑤⑥（填数字序号）；
①选择试剂种类　　　②确定试剂用量　　　③试剂产地    ④实验装置与步骤的设计　　　　⑤实验安全环保　　　⑥测量中减少误差．
（2）向50g Na₂co₃溶液总逐滴加入一定溶质质量分数的CaCl₂溶液，实验过程中，生成沉淀的质量与加入CaCl2溶液的质量关系如图所示，试计算：恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

分析 【提出猜想】氢氧化钠变质是与二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
【实验探究】根据碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成了碳酸钙和氯化钠，其中碳酸钙为固体，而氯化钠为中性溶液，所以为了确认氢氧化钠是否存在，应该加入过量的氯化钡溶液，然后再取上层清液，加入酚酞溶液进行判断即可．
【实验探究2】碳酸钠和氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氢氧化钠；
【实验反思】根据实验步骤分析．根据化学方程式进行计算．

解答 解：【提出猜想】氢氧化钠变质是与二氧化碳反应生成碳酸钠和水；反应方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【实验探究】氯化钙溶液和碳酸钠反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠，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，该反应的化学方程式为：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
碳酸钠被完全反应后，若溶液能够使酚酞溶液变红，则说明溶液呈碱性，从而可以判断该溶液中含有氢氧化钠，则猜想Ⅲ成立；若酚酞试液没有变红，说明不含有氢氧化钠，则猜想Ⅱ成立．
故答案为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；过量CaCl₂溶液（其他合理答案均可）；酚酞试液；
【实验探究2】（1）该实验中，加入的试剂是澄清石灰水，碳酸钠能和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，发生反应的化学方程式为：
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．故填：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
（2）最终所得氢氧化钠固体中，包括原样品中氢氧化钠的质量和反应生成的氢氧化钠的质量，因此最终所得氢氧化钠固体质量大于变质后样品中氢氧化钠的质量．
故填：大于．
【实验反思】
（1）定性检验氢氧化钠的变质要选择试剂种类、注意实验装置与步骤的计划；定量测定变质样品中某成分的含量时要确定试剂用量，实验中还要考虑实验安全环保问题、测量中减少误差问题．故填：①②④⑤⑥；
（2）设生成氯化钠的质量为x，则
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
              100    117
               5g     x
$\frac{100}{117}=\frac{5g}{x}$
x=5.85g
恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数为：$\frac{5.85g}{50g+72g-5g}×100%$=5%
答：恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数为5%．

点评 熟练掌握碳酸钠、碳酸钙等碳酸盐和氢氧化钠、氧化钙的化学性质，能根据所给的实验或者自己设计实验来验证它们是否变质，并熟练的写出相应的化学方程式．