Question

17．化學(xué)小組的同學(xué)們在進(jìn)行二氧化碳的興趣實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，金屬鈉可以再二氧化碳?xì)怏w中燃燒，反應(yīng)后集氣瓶內(nèi)有黑色固體和白色固體生成．該固體是什么呢？于是，同學(xué)們對金屬鈉在二氧化碳中燃燒得到的固體成分進(jìn)行了探究．
I．定性探究
【查閱資料】
①Na是非�；顫姷慕饘�，常溫下可以與O₂、H₂O等物質(zhì)反應(yīng)．
②二氧化碳不溶于飽和碳酸氫鈉溶液．
③Na₂O是白色固體，與H₂O反應(yīng)生成NaOH．
【猜想】
（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律判斷，黑色固體可能是碳（填物質(zhì)名稱）．
（2）白色固體可能是氧化鈉（Na₂O）、碳酸鈉．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
（1）如圖，連接裝置，檢查裝置的氣密性．

（2）裝入藥瓶．關(guān)閉止水夾b，打開止水夾a，向錐形瓶中加入稀鹽酸．A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）待E中澄清石灰水變渾濁后，關(guān)閉a，打開b，點(diǎn)燃酒精燈，鈉在硬質(zhì)玻璃管中劇烈燃燒．E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca （OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；E中澄清石灰水變渾濁后，才能點(diǎn)燃酒精燈的原因是排出裝置內(nèi)的空氣，防止鈉和氧氣、水蒸氣反應(yīng)．
（4）待反應(yīng)完全后，熄滅酒精燈，等裝置冷卻后，停止通二氧化碳?xì)怏w．
（5）取出少量D中生成的白色固體于試管中，加入足量稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，然后將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，有白色渾濁出現(xiàn)，證明白色固體中含有碳酸鈉．
（6）另取少量D中生成的白色固體于試管中，加水溶解，加入足量，有白色沉淀產(chǎn)生；在反應(yīng)后的混合物中，滴加幾滴，溶液變紅，證明白色固體中含有氧化鈉．
II．定量探究
為了探究白色固體中碳酸鈉的含量，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)記錄如下表：

項(xiàng)目	固體樣品	加入的水	加入的稀硫酸	黑色固體	溶液C
質(zhì)量	1.8g	100g	100g	0.12g	201.24g

（1）實(shí)驗(yàn)操作①得到的黑色固體A必須洗滌2～3次，并將得到的洗滌液匯總到溶液B中，否則會(huì)使測得的碳酸鈉含量偏小（填“偏大”、“偏小”）．
（2）根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算1.8g固體樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．寫出計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)．（有關(guān)化學(xué)方程式：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑）

Answer 1

分析 I．化學(xué)反應(yīng)前后，元素種類不變，原子種類、總個(gè)數(shù)不變；
碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；
二氧化碳能和石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和水；
裝置中的空氣中的水蒸氣和氧氣能和鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；
碳酸鈉能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉；
氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
II．實(shí)驗(yàn)操作①得到的黑色固體碳必須洗滌2～3次，并將得到的洗滌液匯總到溶液B中，否則會(huì)使溶液中的碳酸鈉、氫氧化鈉質(zhì)量偏小；
碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)前后的質(zhì)量差即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳質(zhì)量可以計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算1.8g固體樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：I．【猜想】
（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律判斷，黑色固體可能是碳，因?yàn)樘际呛谏�固體．
故填：碳．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
（2）裝入藥品，關(guān)閉止水夾b，打開止水夾a，向錐形瓶中加入稀鹽酸時(shí)，碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）E中二氧化碳能和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca （OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
E中澄清石灰水變渾濁后，才能點(diǎn)燃酒精燈的原因是：排出裝置內(nèi)的空氣，防止鈉和氧氣、水蒸氣反應(yīng)．
故填：Ca （OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；排出裝置內(nèi)的空氣，防止鈉和氧氣、水蒸氣反應(yīng)．
（5）取出少量D中生成的白色固體于試管中，加入足量稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，然后將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，有白色渾濁出現(xiàn)，說明反應(yīng)生成了二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)一步證明白色固體中含有碳酸鈉．
故填：碳酸鈉．
（6）另取少量D中生成的白色固體于試管中，加水溶解，加入足量氯化鈣溶液，有白色沉淀產(chǎn)生；
在反應(yīng)后的混合物中，滴加幾滴酚酞試液，溶液變紅，證明白色固體中含有氧化鈉．
故答案為：氯化鈣溶液；酚酞試液．
II．定量探究
（1）實(shí)驗(yàn)操作①得到的黑色固體A必須洗滌2～3次，并將得到的洗滌液匯總到溶液B中，否則附著在碳上的碳酸鈉無法進(jìn)入B溶液中，會(huì)使測得的碳酸鈉含量偏�。�
故填：偏�。�
（2）解：設(shè)固體樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x，
反應(yīng)生成二氧化碳質(zhì)量為：1.8g+100g+100g-0.12g-201.24g=0.44g，
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
106                                           44
x                                              0.44g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{0.44g}$，
x=1.06g，
1.8g固體樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.06g}{1.8g}$×100%=58.9%，
答：固體樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58.9%．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．