Question

14．某化學實驗活動小組的同學為了探究實驗室中久置的氫氧化鈉固體的成分，進行了有關實驗．請你參與他們進行的探究活動：
【提出問題】久置氫氧化鈉固體的成分是什么？
【猜想與假設】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃；
猜想Ⅲ：NaOH和Na₂CO₃．
【實驗與探究】
（1）實驗如下：

實驗操作步驟	實驗現象	結論及解釋
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．	實驗過程中始終沒有氣泡產生．	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．	實驗過程中產生白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．此過程中發生反應的化學方程式為Na2CO3+BaCl2═BaCO3↓+2NaCl．

（2）為了進一步的驗證猜想結果，小明同學提出如下實驗方案：繼續步驟二的實驗，過濾，然后向濾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．
小華同學立即對小明同學的方案提出了質疑，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，但碳酸鈉溶液呈堿性（填“酸”或“堿”），能使酚酞變紅，因此他認為該方案的操作步驟中應該改進的是加入過量的氯化鋇溶液．
（3）實驗小組的同學展開討論，又提出了一個定量實驗方案，通過測定產生沉淀的質量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．實驗如下：準確稱取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，充分反應后過濾、洗滌、干燥稱得沉淀的質量為n克，若猜想Ⅱ成立，則m與n的關系式為（用含m和n的等式或不等式表示，下同）$\frac{106}{197}$n=m；若猜想Ⅲ成立，則m與n的關系式又為$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思與交流】久置的固體氫氧化鈉變質的原因是（用化學方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

Answer 1

分析 【猜想與假設】氫氧化鈉若變質，其產物為碳酸鈉，所以可以據此結合題中的猜想完成解答；
【實驗與探究】（1）氫氧化鈉能和稀鹽酸反應生成氯化鈉和水；
碳酸鈉可以和鹽酸反應生成二氧化碳氣體，同時碳酸鈉可以和氯化鋇溶液反應生成白色沉淀，可以據此解答該題；
（2）碳酸鈉溶液與氯化鋇溶液反應生成了碳酸鋇和氯化鈉，其中碳酸鋇為固體，而氯化鈉為中性溶液，所以為了確認氫氧化鈉是否存在，應該加入過量的氯化鋇溶液，然后再取上層清液，加入酚酞溶液進行判斷即可．
（3）根據氯化鋇和碳酸鈉溶液反應的化學方程式可以得出m和n的關系，然后根據題中的信息進行解答即可；
【反思與交流】
氫氧化鈉能和空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉和水．

解答 解：【猜想與假設】
久置氫氧化鈉固體的成分可能全部是NaOH，也可能全部是Na₂CO₃，也可能是NaOH、Na₂CO₃．
故填：NaOH、Na₂CO₃．
【實驗與探究】
（1）實驗過程如下表所示：

實驗操作步驟	實驗現象	結論及解釋
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．	實驗過程中始終沒有氣泡產生．	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．	實驗過程中產生白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．

（2）該方案的操作步驟中應該改進的是繼續滴加氯化鋇溶液至過量，過濾，然后向濾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．
故填：繼續滴加氯化鋇溶液至過量，過濾，然后向濾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．
（3）設碳酸鈉的質量為x，
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，
      106      197
      x       ng
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{ng}$，
x=$\frac{106}{197}$ng，
若猜想Ⅲ成立，則m與n的關系式為：$\frac{106}{197}$ng＜mg，即：$\frac{106}{197}$n＜m，
故填：$\frac{106}{197}$n=m；$\frac{106}{197}$n＜m．
【反思與交流】
久置的固體氫氧化鈉變質的原因是：氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應生成了碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故填：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．

點評 在檢驗氫氧化鈉是否是部分變質與檢驗是否變質是有區別的，檢驗變質只需用鹽酸就可以了，而檢驗部分變質，還要檢驗是否有氫氧化鈉，常用氯化鈣溶液或是氯化鋇溶液來進行檢驗．