Question

【題目】在古代，人們常用貝殼（主要成分是碳酸鈣，雜質不參加反應且不溶于水）和純堿為原料制取燒堿。某小組同學按下圖所示流程進行實驗。

（1）貝殼高溫煅燒時，發生反應的化學方程式為_______________。

（2）操作Ⅰ的名稱____________。

（3）溶液蒸發結晶得到固體C的過程中，常用玻璃棒攪拌，其目的是________________________。

【問題與發現】該小組同學所得到固體C一定是純凈的NaOH嗎？

【猜想與假設】根據反應原理，小明、小軍、小華三位同學提出以下猜想：

小明：純凈的NaOH 小軍：NaOH和Na2CO3的混合物

小華： ________________________

【探究與驗證】三位同學分別設計下列方案，對自己的猜想進行驗證。實驗操作、現象和結論如下表，請參與他們的探究并完成所缺內容。

	實驗操作	現象	結論
小明	取少量固體C，溶于適量水形成溶液后，滴加幾滴酚酞試液	溶液變紅	猜想成立
小軍	取少量固體C，溶于適量水形成溶液后，滴加足量_________	有氣泡產生	猜想成立
小華	取少量固體C，溶于適量水形成溶液后，滴加碳酸鈉溶液	______	猜想不成立

【反思與評價】請你根據實驗流程對小明同學設計的方案進行合理的評價：________________。

【拓展探究】小軍同學定量分析所制取氫氧化鈉固體樣品中氫氧化鈉的含量。

實驗步驟如下①檢查好裝置氣密性，裝好藥品后連接并固定好裝置；

②打開彈簧夾a，通入一段時間的空氣，精確稱量D裝置質量記錄為100g；

③關閉彈簧夾a，打開B裝置中的分液漏斗，滴入稀硫酸，直到瓶內無氣泡產生；

④打開彈簧夾a， 繼續通入一段時間空氣，再精確稱量D裝置質量記錄為101.1g……

實驗分析：

（1）實驗中A裝置作用是_____________。

（2）實驗步驟④中，繼續通入一段時間空氣的目的是_________________________。

（3）樣品中氫氧化鈉的含量為______________。（計算結果精確到小數點后一位）

Answer 1

【答案】 CaCO3高溫CaO+CO2↑ 過濾 使液體受熱均勻，防止液滴飛濺 NaOH和Ca(OH)2的混合物 稀鹽酸（合理均可） 無白色沉淀產生（或無明顯現象） 甲的實驗設計不嚴密，實驗過程中純堿溶液和氫氧化鈣不一定恰好完全反應 ，而純堿溶液和氫氧化鈣溶液均顯堿性，無論哪種物質過量，均能使酚酞溶液變紅，所以不能據溶液變紅確定只含氫氧化鈉；（說明：答到反應后溶液均顯堿性，滴加酚酞均會變紅即可。） 除去空氣中的CO2 將反應裝置內殘留的CO2全部排出被D裝置吸收 【答題空10】73.5%

【解析】（1）根據碳酸鈣分解的反應原理書寫方程式；

（2）根據分離固體和液體的方法分析解答；

（3）蒸發溶液時，玻璃棒的作用是通過攪拌使液體受熱均勻，防止液滴飛濺；

【猜想與假設】根據反應物的量分析；

【探究與驗證】根據實驗操作的現象及結論分析；

【反思與評價】分析所給反應流程圖，純堿溶液和氫氧化鈣生成氫氧化鈉，但二者不一定恰好完全反應；純堿溶液和氫氧化鈣溶液均顯堿性，無論哪種物質過量，均能使酚酞溶液變紅，所以甲的實驗設計不嚴密；

實驗分析：（1）根據NaOH的作用分析；

（2）根據避免CO2影響實驗結果分析；

（3）根據相關化學方程式計算分析；

解：（1）貝殼高溫煅燒時，發生反應的化學方程式為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）操作Ⅰ的名稱過濾；

（3）溶液蒸發結晶得到固體C的過程中，常用玻璃棒攪拌，其目的是使液體受熱均勻，防止液滴飛濺；

【猜想與假設】氫氧化鈣與碳酸鈉反應，反應物的量的多少不確定，故小華的猜想為NaOH和Ca(OH)2的混合物；

【探究與驗證】小軍要檢驗碳酸根的存在，故滴加足量稀鹽酸（合理均可）；小華

要確定氫氧化鈣不存在，滴加碳酸鈉溶液產生的現象是無白色沉淀產生（或無明顯現象）；

【反思與評價】甲的實驗設計不嚴密，實驗過程中純堿溶液和氫氧化鈣不一定恰好完全反應 ，而純堿溶液和氫氧化鈣溶液均顯堿性，無論哪種物質過量，均能使酚酞溶液變紅，所以不能據溶液變紅確定只含氫氧化鈉；

實驗分析：（1）A裝置中裝有NaOH溶液，主要作用是除去空氣中的CO2，避免干擾實驗；

（2）實驗步驟④中，繼續通入一段時間空氣的目的是將反應裝置內殘留的CO2全部排出被D裝置吸收，避免干擾實驗；

（3）樣品中變質的氫氧化鈉與稀硫酸反應生成二氧化碳。由裝置D的質量變化可知，生成二氧化碳的質量為101.1g-100g=1.1g。

設樣品中氫氧化鈉的質量為x。

Na2CO3 +H2SO4= Na2 SO4+ H2O+CO2↑

106 44

x 1.1g

x=2.65g

樣品中氫氧化鈉的質量為10g-2.65g=7.35g

樣品中氫氧化鈉的質量分數為 =73.5%

答：樣品中氫氧化鈉的含量為73.5%。