Question

同學(xué)們在化學(xué)實驗室發(fā)現(xiàn)，盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶口和橡皮塞上出現(xiàn)了白色粉末．
[提出問題]盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶口的白色粉末究竟是什么物質(zhì)？
[查閱資料]（1）已知玻璃的主要成分是二氧化硅（Si0₂），它具能與CO₂、SO₂相似的化學(xué)性質(zhì)，與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生的硅酸鈉（Na₂SiO₃）和水，硅酸鈉也是一種白色固體，俗稱“水玻璃”，它是一種凝膠，能將玻璃粘結(jié)在一起；
（2）硅酸鈉和鹽酸或硫酸能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，產(chǎn)生的硅酸（H₂SiO₃）是一種白色難溶解于水的固體．
[成分分析]同學(xué)們依據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識結(jié)合從資料中獲取的信息，對這種白色粉末的成分作了如下猜想：
①小軍可能是Na₂CO₃和Na₂SiO₃的混合物；
②小紅可能是NaOH、Na₂CO₃和Na₂SiO₃的混合物．
[實驗驗證]為了驗證猜想，小紅同學(xué)取少量上述白色粉末并完全溶于水，用pH試紙測得溶液的pH大于7，繼續(xù)向溶液中滴加稀鹽酸至過量，發(fā)現(xiàn)有氣體生成，同時還有白色沉淀出現(xiàn)．由此小紅認為自己的猜想成立．
（1）寫出下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①二氧化硅（Si0₂）和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

 

；
②小紅的實驗中，白色沉淀形成的化學(xué)反應(yīng)

 

．
[問題解答]
（2）實驗室里不同化學(xué)試劑的保存方法不盡相同．現(xiàn)有①NaOH溶液、②硝酸銀溶液、③大理石、④白磷、⑤稀硫酸等5種藥品可分別保存在下列各試劑瓶中，請把NaOH溶液和硝酸銀溶液的序號填寫在各試劑瓶下面的括號內(nèi)：

A	B	C	D	E
（　�。�	（　�。�	（　�。�	（　　）	（　�。�

（3）老師和同學(xué)們都認為小紅所得結(jié)論不正確，為什么？

 

．
[含量測定]在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)們設(shè)計了實驗并通過實驗證明小軍的猜想成立．為進一步確定白色粉末中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，他們設(shè)計了如下2種不同的實驗方案：
方案一：氣體分析法--取2.5g白色粉末樣品，放入錐形瓶（見下圖），加入足量的鹽酸充分反應(yīng)，氣體最后通入氫氧化鈉溶液（假設(shè)氣體全部被氫氧化鈉吸收，忽略系統(tǒng)內(nèi)空氣中CO₂的影響），兩次稱量盛氫氧化鈉溶液的洗氣瓶的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為0.90g．

[實驗討論]
①向錐形瓶加入白色粉末樣品前，必須進行的操作是

 

；
②裝置E的作用是

 

；
③用B中NaHCO₃飽和溶液除去CO₂中混有的少量HCl氣體，B中的NaHCO₃溶液能否換成石灰水？請判斷并寫出理由

 

．
④老師和同學(xué)們都認為：不能根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)0.90g計算白色粉末中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，理由是

 

；
⑤為達到準確測定白色粉末樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)的目的，應(yīng)該加以改進，你認為改進方法是

 

．
方案二：沉淀分析法--另取一定量白色粉末的樣品，按照下圖所示的過程進行實驗，測定產(chǎn)生的硅酸的質(zhì)量以推算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

（1）“操作1”的名稱是

 

_；
（2）確定鹽酸是否適量的方法是

 

（說明實驗的操作、現(xiàn)象與結(jié)論）；
（3）若實驗中所取樣品的質(zhì)量為3g，產(chǎn)生硅酸沉淀的質(zhì)量為0.39g．計算該白色粉末中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
[反思評價]導(dǎo)致測定的結(jié)果偏大的原因可能是

 

．

Answer 1

分析：[實驗驗證]（1）根據(jù)題干中給出的反應(yīng)物和生成物，結(jié)合方程式的書寫要求來作答．
[問題解答]（2）根據(jù)題干的中信息氫氧化鈉保存不能用玻璃塞，硝酸銀見光易分解．
          （3）NaOH和碳酸鈉溶液都呈堿性．
方案一：①做氣體連續(xù)的實驗，都要檢驗氣密性．
        ②實驗必須保證D裝置吸收的是反應(yīng)生成的二氧化碳．
        ③鹽酸和石灰水發(fā)生酸堿中和反應(yīng)．
        ④實驗是否成功主要是二氧化碳的數(shù)據(jù)準確與否，必須保證二氧化碳全部被吸收．
        ⑤從實驗?zāi)康某霭l(fā)進行分析，設(shè)計．
方案二：（1）分析操作前后的目的．
        （2）檢驗適量關(guān)鍵要證明加入的最后一滴出現(xiàn)新的現(xiàn)象．
        （3）可根據(jù)化學(xué)方程式，列出質(zhì)量比，結(jié)合沉淀的質(zhì)量求解．
[反思評價]結(jié)果偏大，說明硅酸鈉的質(zhì)量小，小的原因有兩個，一是沒有沉淀完，二是樣品中還有其它雜質(zhì)．

解答：解：[實驗驗證]（1）題干中已給出的反應(yīng)物和生成物，結(jié)合方程式的書寫要求寫出．
[問題解答]（2）根據(jù)題干的中信息氫氧化鈉保存不能用玻璃塞，選C，硝酸銀見光易分解，用棕色瓶保存，選E．（3）因為NaOH和碳酸鈉溶液都呈堿性，PH都大于7，無法判斷出氫氧化鈉的存在．
故答案為：（1）Si0₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O； Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃↓；
          （2）C：①；   E：②
          （3）不正確；因為碳酸鈉溶液的PH也大于7，所以不能證明NaOH的存在．
方案一：①做氣體連續(xù)的實驗，都要檢驗氣密性．
②D裝置有可能吸收空氣中二氧化碳，會造成實驗誤差，所以必須防止空氣中氣體進入．
③鹽酸和石灰水發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，使實驗無法完成，所以不能用石灰水．
④實驗的數(shù)據(jù)來源于吸收生成的二氧化碳，所以必須保證生成的二氧化碳被氫氧化鈉完全吸收，但反應(yīng)結(jié)束后有部分二氧化碳滯留在前面的反應(yīng)裝置中．
⑤從實驗?zāi)康某霭l(fā)分析必須將裝置中氣體排盡．
故答案為：
①檢驗裝置的氣密性；
②防止空氣的二氧化碳和水蒸氣進入反應(yīng)體系．
③不能，應(yīng)為在除去HCl的同時，CO₂可以被氫氧化鈣溶液吸收
④因為導(dǎo)氣管中和反應(yīng)裝置中二氧化碳沒有被吸收．
⑤在A裝置中加一個帶水夾的導(dǎo)氣管橡膠管，反應(yīng)結(jié)束后，向裝置中鼓入氫氣或氮氣，使裝置中CO₂全部被NaOH吸收．
方案二：（1）從操作后可知反應(yīng)后分離為沉淀和溶液兩部分，所以操作是過濾．
        （2）檢驗適量關(guān)鍵要證明加入的最后一滴出現(xiàn)新的現(xiàn)象．所以要有對比試驗現(xiàn)象．
        （3）可根據(jù)化學(xué)方程式，列出質(zhì)量比，結(jié)合沉淀的質(zhì)量求解．
故答案為：
（1）過濾；
（2）當?shù)稳臌}酸一滴出現(xiàn)渾濁，在繼續(xù)滴加一滴，沒有出現(xiàn)渾濁，證明鹽酸適量．
（3）設(shè)樣品中含硅酸鈉為xg
Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃↓
  122               78
   x                0.39g

122

x

=

78

0.39

解之得 x=0.61g
白色粉末中碳酸鈉的質(zhì)量為3-0.61=2.39g
碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=

2.39

3

×100%=79.7%
答：白色粉末中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為79.7%
[反思評價]結(jié)果偏大，說明硅酸鈉的質(zhì)量小，小的原因有兩個，一是沒有沉淀完，從題意來分析沉淀應(yīng)沉淀完全，二是樣品中還有其它雜質(zhì)，只可能是沒有變質(zhì)的氫氧化鈉．
故答案為：白色粉末中含有沒有和空氣反應(yīng)的NaOH．

點評：本題是一道綜合性實驗題，涉及知識點很多，也是實驗考試中的終點和難點，學(xué)生可以認真分析研究本題，從閱讀到提取有用信息，從分析到落筆，從思考到方法的總結(jié)多角度思考，以達到工具使用的效果．