Question

興趣小組同學做了以下探究實驗：
（1）探究實驗室中久置的氫氧化鈉的成分．
【對固體猜想】猜想Ⅰ：全部是NaOH；猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；猜想Ⅲ：是NaOH和Na₂CO₃混合物．

【實驗和推斷】見圖1
i．若現象a為有氣泡產生，說明氫氧化鈉已經變質，有氣泡產生的反應的化學方程式是

 

．
ii．若A是Ca（OH）₂溶液，現象a有白色沉淀，現象b為無色酚酞試液變紅色，則白色沉淀為

 

（填化學式），該實驗

 

（填“能”或“不能”）說明樣品中有NaOH．
iii．若A是CaCl₂溶液，當實驗現象a為有

 

，現象b為

 

，則猜想Ⅱ成立．
【反思】久置的氫氧化鈉變質的原因是（用化學方程式表示）

 

．
（2）驗證氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應．
做了下面兩個實驗．實驗一：如圖2甲，將一支充滿二氧化碳的試管倒扣在盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，觀察試管中的液面變化情況．
實驗二：如圖2乙，向兩個裝滿二氧化碳的同樣規格的瓶中分別注入等量的氫氧化鈉溶液和蒸餾水，振蕩后放在水平的桌面上，觀察U形管（裝有紅墨水）兩端液面的變化情況．請問：
i．實驗乙中若觀察到U形管左端的液面

 

（填“升高”或“降低”），則證明溶液中的氫氧化鈉能與二氧化碳反應．
ii．與實驗甲相比，同學們認為實驗二更合理，因為

 

．

Answer 1

分析：【實驗和推斷】根據氫氧化鈉的性質進行分析，氫氧化鈉露置在空氣中易與二氧化碳反應生成碳酸鈉而變質，反應的程度不同，則變質的程度不同；檢驗碳酸鹽使用的是加酸化氣的方法或加入含有可溶性鈣離子、鋇離子的方法，要證明含有氫氧化鈉，則需要除去碳酸鈉再進行檢驗，且加入的試劑與碳酸鈉反應后不能生成顯堿性的物質．
【反思】根據氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，則可書寫化學方程式；
i．根據U型管兩端的氣壓變化來分析、填空；
ii．驗證性實驗一般可采取排除其他物質的干擾進行實驗，可此處無法排除水的干擾，那么只好做兩組有蒸餾水存在的不同實驗進行對比．

解答：解：【實驗和推斷】
i．氫氧化鈉變質生成的是碳酸鈉，如果加入A后產生氣泡，鹽酸能與碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；故答案為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
ii．氫氧化鈣能與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，故白色沉淀是碳酸鈣；生成的氫氧化鈉能使酚酞試液變紅，故不能確定原固體中是否含有氫氧化鈉；故答案為：CaCO₃；不能；
iii．若全部是碳酸鈉，則加入的氯化鈣能與碳酸鈉反應生成碳酸鈣白色沉淀和氯化鈉，生成的；氯化鈉的水溶液呈中性，不能使酚酞試液變紅，所以，若酚酞不變色，說明溶質全部是碳酸鈉；
【反思】久置的氫氧化鈉變質的原因是氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，則用化學方程式表示2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
i．根據CO₂與NaOH的反應，是氣體被吸收進氫氧化鈉溶液，二氧化碳氣體減少了，則U型管左端的氣壓減小，從而導致U型管左端液面升高；故填：升高；．
ii．與實驗甲相比，同學們認為實驗乙更合理，因為：實驗一驗證了二氧化碳在水中的溶解性；與實驗一相比，通過實驗二的現象可知，二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生反應的影響程度遠比二氧化碳溶于水所產生的影響大．
故答案為：
【實驗和推斷】（1）鹽酸（合理均可）； 2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（2）CaCO₃； 不能；     
（3）產生白色沉淀；  無色酚酞試液不變色．
【反思】2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；  
i．升高；
ii．實驗一驗證了二氧化碳在水中的溶解性；與實驗一相比，通過實驗二的現象可知，二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生反應的影響程度遠比二氧化碳溶于水所產生的影響大．

點評：本題考查了從反應物和生成物的狀態變化入手，注意到反應引起氣壓的變化，將化學和物理結合起來．所以化學不是一門單獨存在的學科，化學和物理是相互聯系的，解決化學問題可以應用物理知識．