Question

20．實(shí)驗(yàn)室有一瓶長(zhǎng)期暴露在空氣中的氫氧化鈉固體樣品，樣品表面有白色粉末．某興趣小組的同學(xué)已通過實(shí)驗(yàn)證明該樣品部分變質(zhì)，該樣品中含有NaOH和Na₂CO₃．
【提出問題1】如何測(cè)量該部分變質(zhì)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
【查閱資料】CO₂在飽和的碳酸氫鈉溶液中幾乎不溶解．

【實(shí)驗(yàn)探究1】小紅同學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示裝置（鐵架臺(tái)略去），實(shí)驗(yàn)在27℃，101kPa下進(jìn)行，步驟如下：
①按圖連接好裝置；
②用托盤天平準(zhǔn)確稱取該樣品2g，放入A中試管內(nèi)，向B中集氣瓶中倒入飽和碳酸氫鈉溶液至瓶頸處；
③向分液漏斗中加入稀硫酸，打開活塞，讓稀硫酸滴入試管中至過量，關(guān)閉活塞．反應(yīng)結(jié)束后，量筒中收集到飽和碳酸氫鈉溶液220mL．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）在實(shí)驗(yàn)步驟①和②之間，還缺少一實(shí)驗(yàn)步驟，該實(shí)驗(yàn)步驟是檢查裝置的氣密性；
（2）B中集氣瓶盛放的飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替，其理由是避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測(cè)定結(jié)果偏低；
（3）試管中原有的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有明顯影響？沒有（填“有”或“沒有”）
（4）變質(zhì)氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%．（在27℃，101kPa時(shí)二氧化碳的密度約為2g/L）
【提出問題2】怎樣提純?cè)摌悠返玫郊儍舻臍溲趸�鈉固體？
【實(shí)驗(yàn)探究2】為得到純凈的氫氧化鈉固體，小亮設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)流程．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）操作①、②、③的名稱分別為過濾，為了使樣品充分溶解，操作①中還要用到的玻璃儀器是玻璃棒；
（2）該實(shí)驗(yàn)中操作②發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
（3）最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量大于變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量（填“小于”、“等于”或“大于”）．
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）通過本題，你學(xué)會(huì)了定性檢驗(yàn)氫氧化鈉的變質(zhì)、定量測(cè)定變質(zhì)樣品中某成分的含量，以及除雜提純物質(zhì)．為了得到可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究過程中你需要思考的問題有①②④⑤⑥（填數(shù)字序號(hào)）；
①選擇試劑種類           ②確定試劑用量              ③試劑產(chǎn)地
④實(shí)驗(yàn)裝置與步驟的設(shè)計(jì)    ⑤實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保              ⑥測(cè)量中減少誤差．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)探究1】（1）根據(jù)做實(shí)驗(yàn)時(shí)連接好儀器一定要檢查裝置的氣密性進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹巴ㄟ^測(cè)二氧化碳的體積來(lái)計(jì)算藥品中碳酸鈉的含量”進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳在空氣中的含量分析；
（4）根據(jù)量筒中收集到飽和二氧化碳水溶液220mL即為反應(yīng)生成的二氧化碳的體積，由此，生成二氧化碳的質(zhì)量為：220 mL/1000×2 g/L=0.44g．根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量及反應(yīng)的化學(xué)方程式便可求出碳酸鈉的質(zhì)量，就能得出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
【實(shí)驗(yàn)探究2】（1）根據(jù)操作的特點(diǎn)分析；玻璃棒加速溶解；
（2）根據(jù)除去氫氧化鈉中的碳酸鈉方法分析；
（3）根據(jù)由方程式分析；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分析．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)探究1】（1）做有氣體參與的連續(xù)性實(shí)驗(yàn)的一般步驟是，連接裝置→檢驗(yàn)裝置氣密性→裝藥品→做實(shí)驗(yàn)．
（2）本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^測(cè)二氧化碳的體積來(lái)計(jì)算藥品中碳酸鈉的含量，所以必須保證二氧化碳的準(zhǔn)確性，因?yàn)槎�氧化碳可以溶于水，所以用飽和的碳酸氫鈉水溶液，可以避免二氧化碳的減少．
（3）空氣中含有的二氧化碳量很少，不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生大的影響；
（4）解：生成二氧化碳的質(zhì)量為：$\frac{220}{1000}$×2g/L=0.44g
設(shè)樣品中含碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
 x               0.44g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{0.44g}$
解之得：x=1.06g
∴樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{1.06g}{2g}$×100%≈53%
【實(shí)驗(yàn)探究2】（1）操作①的名稱為溶解、②的名稱為過濾、③的名稱為蒸發(fā)，為了使樣品充分溶解，可用玻璃棒攪拌；
（2）碳酸鈉能與石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，能除去雜質(zhì)且沒有引入新的雜質(zhì)，方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（3）根據(jù)反應(yīng)看出，變質(zhì)生成的碳酸鈉通過反應(yīng)生成氫氧化鈉，最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量比變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量多．
【實(shí)驗(yàn)反思】定性檢驗(yàn)氫氧化鈉的變質(zhì)要選擇試劑種類、注意實(shí)驗(yàn)裝置與步驟的計(jì)劃；定量測(cè)定變質(zhì)樣品中某成分的含量時(shí)要確定試劑用量，實(shí)驗(yàn)中還要考慮實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保問題、測(cè)量中減少誤差問題．
故答案為：【實(shí)驗(yàn)探究1】（1）檢查裝置的氣密性；
（2）避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測(cè)定結(jié)果偏低；
（3）沒有
（4）53%
【實(shí)驗(yàn)探究2】（1）溶解、過濾、蒸發(fā)；玻璃棒；
（2）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（3）大于；
【實(shí)驗(yàn)反思】①②④⑤⑥．

點(diǎn)評(píng) 熟練掌握碳酸鈉、碳酸鈣等碳酸鹽和氫氧化鈉、氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)，能根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)或者自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證它們是否變質(zhì)，并熟練的寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式．