Question

某校學生在配制氫氧化鈉溶液后忘記塞瓶塞．對于該溶液是否變質，他們提出了如下假設：
假設一：該溶液沒有變質
假設二：該溶液部分變質
假設三：該溶液全部變質
他們提出氫氧化鈉溶液變質的理由是______．
Ⅰ．定性研究
為了驗證以上假設，甲組同學設計了如下兩個實驗方案：（提示：氯化鋇溶液顯中性）

	實驗步驟	實驗現象	結論
方案1	取少量氫氧化鈉溶液放入試管中，滴入2滴無色酚酞試液	無色酚酞試液變紅	假設一成立
方案2	取少量氫氧化鈉溶液放入試管中，滴入過理BaCl2溶液，再滴入無色酚酞試液	有白色沉淀產生，酚酞變紅	假設______成立
		有白色沉淀產生，酚酞不變紅	假設______成立

【交流討論】
乙組同學認為他們的實驗方案不嚴密，方案一不能證實溶液沒有變質．后經研究，方案一改進如下：取少量該溶液于試管中，加入足量的______，若無氣泡產生，則假設一成立．
最后經過同學們共同努力，得出結論：假設二成立．于是他們繼續研究下去．
Ⅱ．定量探究
【提出問題】【該瓶溶液中碳酸鈉的質量是多少呢？
【設計實驗】同學們討論后認為只要收集上述實驗中的相關數據，通過計算就可以得出樣品中碳酸鈉的質量．你認為該相關數據是______．
（1）測定二氧化碳的體積，甲組同學設計了圖1所示的實驗裝置（鐵架臺等固定裝置已略去），取待測樣品，進行實驗．
【實驗步驟】
①如圖1所示，連接好裝置，檢查裝置氣密性良好；
②稱一定量的樣品置于燒杯中，加入適量水混合，完全溶解后全部倒入圖1的燒瓶中，向分液漏斗中加入足量稀鹽酸待用；
③將量氣管液面調節到“0”刻度，并使量氣管內液面與油層相平，打開止水夾和分液漏斗活塞；
④反應結束后，再次調節量氣管內液面與油層液面相平，讀出氣體體積；
⑤查得CO₂的密度，計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
【問題討論】
圖1中油層的作用為______，油層上方留有空氣，會使測量結果______（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）．中和反應明顯放出熱量，滴加稀鹽酸后，發生裝置里發生的中和反應的化學方程式為______，這個反應的發生可能使測定結果______（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）．
（2）測定二氧化碳的質量．乙組同學提出了可以用如圖2裝置測定二氧化碳的質量（鐵架臺、鐵夾等固定用裝置已略去，堿石灰是固體氫氧化鈉和生石灰的混合物）．
取10.0g待測樣品，進行實驗．實驗步驟如下：
a．連接好裝置，并檢查氣密性；
b．打開彈簧夾，緩緩通入一段時間空氣；
c．稱量裝置D的質量為83.4g；
d．關閉彈簧夾，慢慢滴加Y溶液，至不再產生氣泡為止；
e．打開彈簧夾，再次緩緩通入一段時間空氣；
f．再次稱量裝置D的質量為84.5g．

【交流討論】
①試劑X、Y、Z依次最適宜選用______（選填字母）
A．氫氧化鈉溶液　 濃鹽酸　　濃硫酸　　　　B．澄清石灰水　　稀鹽酸　　 稀硫酸
C．氫氧化鈉溶液　 稀硫酸　　濃硫酸　　　　D．濃硫酸　　稀硫酸　　氫氧化鈉溶液
②步驟e中通入空氣的作用是______．
③若沒有裝置C，則會導致測定結果______（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同）；若沒有裝置E，則會導致測定結果______．
【交流討論】根據實驗中測得的有關數據，計算部分變質的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質量分數．
（3）丙組同學提出還可以用如圖3方案測定碳酸鈉的質量
①該實驗要求加入的A溶液必須過量，檢查A溶液已過量的方法是______
②操作B的名稱是______，該操作用到的玻璃儀器有______．

Answer 1

解：他們提出氫氧化鈉溶液變質的理由是氫氧化鈉能夠與空氣中的二氧化碳反應．
故填：氫氧化鈉能夠與空氣中的二氧化碳反應．
Ⅰ．定性研究
加入過量的氯化鋇溶液時，如果滴加酚酞試液時變紅色，說明溶液中含有氫氧化鈉，是部分變質；如果酚酞試液不變色，說明是全部變質；
故填：二；三．
【交流討論】
如果向該溶液中加入過量的稀鹽酸時，沒有氣泡產生，說明沒有變質．
故填：稀鹽酸．
Ⅱ．定量探究
【設計實驗】
該相關數據是生成二氧化碳的體積或質量．
故填：生成二氧化碳的體積或質量．
（1）【問題討論】
圖1中油層的作用是隔絕CO₂和水，防止CO₂溶于水并和水反應．
故填：隔絕CO₂和水，防止CO₂溶于水并和水反應．
油層上方留有空氣不影響實驗結果．
故填：不受影響．
滴加稀鹽酸后，鹽酸能和氫氧化鈉發生中和反應，化學方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．
故填：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．
滴加稀鹽酸后，鹽酸和氫氧化鈉反應放出熱量，使氣體體積膨脹，這個反應的發生可能使測定結果偏大．
故填：偏大．
（2）①氫氧化鈉溶液能夠除去空氣中的二氧化碳，稀硫酸沒有揮發性，濃硫酸能夠吸收水，試劑X、Y、Z依次是氫氧化鈉溶液、稀硫酸、濃硫酸最適宜．
故填：C．
②步驟e中通入空氣的作用是使裝置中的CO₂全部被堿石灰吸收．
故填：使裝置中的CO₂全部被堿石灰吸收．
③若沒有裝置C，水進入堿石灰中，則會導致測定結果偏大；若沒有裝置E，空氣中的水和二氧化碳進入堿石灰中，則會導致測定結果偏大．
故填：偏大； 偏大．
【交流討論】
解：設碳酸鈉質量為x
生成二氧化碳的質量為：84.5g-83.4g=1.1g，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 44
x 1.1g
=
x=2.65g
部分變質的氫氧化鈉固體中碳酸鈉的質量分數為：
×100%=26.5%
答：碳酸鈉的質量分數為26.5%．
（3）①該實驗要求加入的A溶液必須過量，檢查A溶液已過量的方法：取濾液向其中加入Na₂CO₃溶液，生成白色沉淀．
故填：取濾液向其中加入Na₂CO₃溶液，生成白色沉淀．
②操作B的名稱是過濾，該操作用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗．
故填：過濾；玻璃棒、燒杯、漏斗．
分析：物質在存放時要防止變質，變質的原因可能與空氣中的某種成分發生化學反應，比如氫氧化鈉、氫氧化鈣等堿性物質能與空氣中的二氧化碳發生化學反應生成碳酸鹽，而導致化學試劑失效．因此檢驗方法可以從如何檢驗碳酸根離子出發．對于測定生成二氧化碳的質量或體積，可以將碳酸根離子與酸反應生成二氧化碳，再通過測定體積的裝置測出體積或通過吸收劑吸收計算出質量．
點評：本題綜合考查了氫氧化鈉的性質以及碳酸根的檢驗方法及其計算，計算時要注意步驟的規范性．