Question

4．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動小組的同學(xué)為了探究實(shí)驗(yàn)室中久置的氫氧化鈉固體的成分，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)，請你參與他們進(jìn)行的探究活動．
【提出問題】久置氫氧化鈉固體的成分是什么？
【猜想與假設(shè)】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
【實(shí)驗(yàn)與探究】
實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論及解釋
步驟一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸．	實(shí)驗(yàn)過程中有氣泡產(chǎn)生．	則證明猜想Ⅰ成立
步驟二：另取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氯化鋇溶液．	實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生 白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）為了進(jìn)一步的驗(yàn)證猜想結(jié)果，小明同學(xué)提出如下實(shí)驗(yàn)方案：繼續(xù)步驟二的實(shí)驗(yàn)，過濾，然后向?yàn)V液中滴加無色酚酞試液，若酚酞變紅，則猜想Ⅲ成立；若酚酞不變紅，則猜想Ⅱ成立．
 小華同學(xué)立即對小明同學(xué)的方案提出了質(zhì)疑，通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿（填“酸”或“堿”）性，能使酚酞變紅，因此他認(rèn)為該方案的操作步驟中應(yīng)該改進(jìn)的是將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液．
（3）實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)展開討論，又提出了一個定量實(shí)驗(yàn)方案，通過測定產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．實(shí)驗(yàn)如下：準(zhǔn)確稱取m克固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加足量氯化鋇溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥稱得沉淀的質(zhì)量為n克，若猜想Ⅱ成立，則m與n的關(guān)系式為（用含m和n的等式或不等式表示，下同）n=$\frac{197m}{106}$；若猜想Ⅲ成立，則m與n的關(guān)系式為0＜n＜$\frac{197m}{106}$．
【反思與交流】久置的固體氫氧化鈉變質(zhì)的原因是（用化學(xué)方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
【提出問題二】
某興趣小組對部分變質(zhì)的氫氧化鈉固體進(jìn)行提純，設(shè)計(jì)了如下操作流程，請回答：

（1）步驟①中玻璃棒的作用是：攪拌，加速溶解．
（2）濾渣A的成分是CaCO₃（填化學(xué)式）；步驟③所包含的具體操作是加熱濃縮、降溫結(jié)晶、過濾，母液C中一定含有的溶質(zhì)是氫氧化鈉、氫氧化鈣．
（3）步驟②反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH；加入過量Ca（OH）₂的目的是將溶液中的碳酸鈉全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】根據(jù)氫氧化鈉若變質(zhì)，其產(chǎn)物為碳酸鈉，所以可以結(jié)合題中的猜想完成解答；
【實(shí)驗(yàn)與探究】（1）根據(jù)碳酸鈉可以和稀鹽酸反應(yīng)生成氣體，而氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)時沒有明顯現(xiàn)象，氯化鋇溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成了氫氧化鈉呈堿性，可以使酚酞變紅，所以為了防止反應(yīng)生成的氫氧化鈉干擾實(shí)驗(yàn)應(yīng)該加入過量的氯化鋇溶液進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)氯化鋇和碳酸鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式可以得出m和n的關(guān)系，然后根據(jù)題中的信息進(jìn)行解答即可；
【反思與交流】氫氧化鈉溶液變質(zhì)是由于和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成了碳酸鈉的緣故，可以據(jù)此寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
【提出問題二】（1）根據(jù)玻璃棒在溶解過程中的作用進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，氫氧化鈉的溶解度受溫度影響較大，以及加入的氫氧化鈣是過量的進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉進(jìn)行分析．

解答 解：【猜想與假設(shè)】氫氧化鈉若變質(zhì)，其產(chǎn)物為碳酸鈉，若氫氧化鈉部分變質(zhì)，則該固體為氫氧化鈉和碳酸鈉混合物；
【實(shí)驗(yàn)與探究】（1）碳酸鈉可以和稀鹽酸反應(yīng)生成氣體，所以若沒有明顯現(xiàn)象，則該固體中沒有碳酸鈉，即只有氫氧化鈉，即猜想Ⅰ成立；
氯化鋇溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉，所以若觀察到產(chǎn)生了白色沉淀，則說明在該固體中含有碳酸鈉，即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立；該化學(xué)方程式為：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl；
（2）通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞試液變紅，但碳酸鈉溶液呈堿性，能使酚酞變紅；而碳酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成了氫氧化鈉，可以是酚酞變紅，所以為了防止碳酸鈉干擾實(shí)驗(yàn)應(yīng)該將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液；
（3）假設(shè)所取的mg固體全部為碳酸鈉，則：
Na₂CO₃+BaCl₂═BaCO₃↓+2NaCl 
106             197
m                 n
$\frac{106}{m}$=$\frac{197}{n}$
即：n=$\frac{197m}{106}$；
若猜想Ⅱ成立，即全部是碳酸鈉，那么n和m的關(guān)系為：n=$\frac{197m}{106}$；
若猜想Ⅲ成立，即所取固體為碳酸鈉和氫氧化鈉的混合物，所以生成的碳酸鋇的質(zhì)量n＜$\frac{197m}{106}$；
【反思與交流】氫氧化鈉溶液變質(zhì)是由于和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成了碳酸鈉的緣故，化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
【提出問題二】（1）玻璃棒在溶解過程中的作用是：攪拌，加速溶解；
（2）碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，所以濾渣A是CaCO₃，氫氧化鈉的溶解度受溫度影響較大，所以步驟③所包含的具體操作是加熱濃縮、降溫結(jié)晶、過濾，加入的氫氧化鈣是過量的，所以母液C中一定含有的溶質(zhì)是：氫氧化鈉、氫氧化鈣；
（3）碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，加入過量Ca（OH）₂的目的是：將溶液中的碳酸鈉全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉．
故答案為：【猜想與假設(shè)】固體為氫氧化鈉和碳酸鈉；
【實(shí)驗(yàn)與探究】（1）

實(shí)驗(yàn)操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論及解釋
步驟一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸．	實(shí)驗(yàn)過程中始終沒有氣泡產(chǎn)生．	則證明猜想Ⅰ成立．
步驟二：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氯化鋇溶液．	實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生 白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立，此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl．

（2）堿，將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液；
（3）n=$\frac{197m}{106}$，n＜$\frac{197m}{106}$；
【反思與交流】2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
【提出問題二】（1）攪拌，加速溶解；
（2）CaCO₃，降溫結(jié)晶，氫氧化鈉、氫氧化鈣；
（3）Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH，將溶液中的碳酸鈉全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉．

點(diǎn)評 在檢驗(yàn)氫氧化鈉是否是部分變質(zhì)與檢驗(yàn)是否變質(zhì)是有區(qū)別的，檢驗(yàn)變質(zhì)只需用鹽酸就可以了，而檢驗(yàn)部分變質(zhì)，還要檢驗(yàn)是否有氫氧化鈉，常用氯化鈣溶液或是氯化鋇溶液來進(jìn)行檢驗(yàn)．