Question

11．實驗室中有一瓶長期放置的氫氧化鈉固體樣品，某興趣小組的同學對該樣品的成分及含量進行探究．
[發現問題]該樣品中含有哪些物質？
[查閱資料]①NaOH在空氣中不會轉化成NaHCO₃．
②BaCl₂溶液呈中性，Ba（OH）₂是可溶性強堿．
③CO₂在飽和的NaHCO₃溶液中幾乎不溶解．
[提出猜想]猜想Ⅰ：NaOH；
猜想Ⅱ：Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
[設計實驗]

實驗操作	實驗現象
	步驟①：樣品全部溶解 步驟②：觀察到現象A

[收集證據]
（1）若現象A是有氣泡產生，則X溶液為稀鹽酸，則猜想Ⅰ（填“猜想Ⅰ”、“猜想Ⅱ”或“猜想Ⅲ”）不成立．
（2）若X溶液為BaCl₂溶液，現象A是有白色沉淀生成，則產生該沉淀的化學方程式為BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl．取反應后的上層清液，測定其pH，當pH＞ 7（填“＞”、“＜”或“=”），則證明猜想Ⅲ成立．
[定量分析]確定部分變質樣品中Na₂CO₃的質量分數．興趣小組的同學用如圖所示裝置進行實驗．
步驟如下：
①按圖連接好裝置，并檢查氣密性；
②準確稱取該樣品1.0g，放入燒瓶內；
③打開活塞，滴加30.0%的稀硫酸至過量，關閉活塞．
④反應結束后，量筒內液體讀數為55.0mL．
（已知：室溫條件下，CO₂的密度約為1.6g•L^-1）
（1）B裝置集氣瓶內原有的空氣對實驗結果沒有（填“有”或“沒有”）影響．飽和碳酸氫鈉溶液如果用水代替，則所測CO₂的體積偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”），理由是二氧化碳會與水反應，易溶于水．
（2）計算該固體樣品中Na₂CO₃的質量分數21.2%．（計算結果保留一位小數）
[實驗反思]證明猜想Ⅲ是否成立，實驗操作中的X溶液為BaCl₂溶液，還可以改為滴加氯化鈣溶液；取反應后的上層清液，除了測定其pH外，還可以滴加酚酞溶液．

Answer 1

分析 【收集證據】（1）根據碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳進行分析；
（2）根據氯化鋇和碳酸鈉會生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，以及猜想Ⅲ中含有碳酸鈉、氫氧化鈉進行分析；
【定量分析】（1）根據二氧化碳在空氣中的含量進行分析；
根據二氧化碳會與水反應，易溶于水進行分析；
根據碳酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，結合題中的數據進行解答；
【實驗反思】根據氯化鈣與碳酸鈉反應生成沉淀、考慮堿與酚酞的變色規律，進行分析．

解答 解：【收集證據】（1）碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，所以現象A是有氣泡產生，則X溶液為稀鹽酸，則猜想Ⅰ成立；
（2）氯化鋇和碳酸鈉會生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，化學方程式為：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，猜想Ⅲ中含有碳酸鈉、氫氧化鈉，所以取反應后的上層清液，測定其pH＞7；
【定量分析】（1）空氣中含有的二氧化碳量很少，不會對結果產生大的影響；
二氧化碳會與水反應，易溶于水，所以飽和NaHCO₃溶液如果用水代替，則所測CO₂體積偏小；
設參加反應的碳酸鈉是X，
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
 x                    55mL×1.6g/L
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{55mL×1.6g/L}$，解得x=0.212g．
所以該樣品中Na₂CO₃的質量分數為：$\frac{0.212g}{1g}$×100%=21.2%；
【實驗反思】證明猜想Ⅲ是否成立，實驗操作中的X溶液為BaCl₂溶液，還可以改為滴加氯化鈣溶液；取反應后的上層清液，除了測定其pH外，還可以滴加酚酞溶液．
故答案為：
【收集證據】（1）稀鹽酸，猜想Ⅰ；（2）BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，＞；
【定量分析】（1）沒有；偏小；21.2%；【實驗反思】氯化鈣； 酚酞．

點評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合學過的知識和題中所給的知識進行解答．解這類題目時，選擇試劑很重要，要注意在檢驗和除雜的不同，在除去雜質的同時，原物質不能減少，但可以增多，且反應后不能生成新的雜質．