Question

9．化學課學堂上要學習堿的性質，老師讓兩位同學和他共同實驗，要求兩位同學分別向澄清的石灰水和氫氧化鈉的溶液里吹氣，如圖①②所示，老師告訴同學們，呼出的氣體中只有二氧化碳能和氫氧化鈉溶液和澄清的石灰水反應．

同學們在吹氣后觀察到①中澄清石灰水邊渾濁，②中氫氧化鈉溶液無明顯現象．觀察實驗現象后老師問，通過實驗現象的觀察，檢驗二氧化碳氣體應該使用澄清石灰水，原理是Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O（用化學反應方程式表示）．
針對②中的情況，師生共同開始探究之旅．
（1）小明設計了如圖所示的③、④兩個實驗．
實驗現象：③中的軟塑料瓶變癟，④中氣球變大．
（2）小亮認為小明的實驗是可行的，其共同原理是二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應，使容器內壓強降低，小光同學卻對此提出了質疑，他認為小明的實驗不嚴謹，原因是二氧化碳能與水反應或溶于水，也能使容器內氣體減少，壓強減小．若仍利用該裝置，需要補做的對比實驗是將氫氧化鈉溶液換成等體積的水，與加入氫氧化鈉溶液的實驗現象進行對比．
（3）小光設計的是通過檢驗生成物來驗證猜想，請幫他填寫實驗報告：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
取（3）實驗后的溶液少許，再向其中加CaCl2（或BaCl2）	出現白色沉淀	驗證了二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應

【實驗結論】二氧化碳和氫氧化鈉溶液發生了化學反應．
【反思拓展】探究結束老師說，通過此探究實驗我們發現，對于沒有明顯現象的化學反應，可以從不同的角度證明反應的發生，這些角度可以是：
①通過檢驗反應物減少證明反應發生；②通過檢驗生成物證明反應的發生．
【應用】通過反應可以知道氫氧化鈉要密封保存，若一瓶氫氧化鈉長期敞口放置，其中碳酸鈉的質量分數為A，則氫氧化鈉的質量分數為小于1-A（填大于、小于或等于），若要證明氫氧化鈉是部分變質，先加入①③，①硝酸鈣②氫氧化鈣③硝酸鋇④氫氧化鋇（填寫序號），出現沉淀，再加入酚酞溶液變紅即可．

Answer 1

分析 檢驗二氧化碳用澄清的石灰水；
（1）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉和水，瓶內氣壓減小，大氣壓將空氣壓入氣球，氣球變大；
（2）根據二氧化碳能與水反應，也能使容器內壓強減小，所以還需設計將氫氧化鈉溶液換成等體積的水，再重復實驗與放入氫氧化鈉溶液的現象進行對比從而推導結論；
（3）證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生反應，還可以檢驗其反應生成物來驗證，碳酸鈉可與酸反應生成氣體，與可溶性的鈣鹽、鋇鹽反應生成沉淀，與氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液反應生成沉淀，據此設計實驗；
【反思拓展】通過以上實驗設計分析證明反應的發生的可行實驗途徑．
【應用】氫氧化鈉吸收空氣中二氧化碳形成碳酸鈉，部分變質的氫氧化鈉為氫氧化鈉和碳酸鈉和水形成的混合物，混合物的質量與碳酸鈉以及水的質量差即剩余氫氧化鈉的質量；
如果氫氧化鈉全部變質，產物只有碳酸鈉；部分變質就是碳酸鈉和氫氧化鈉的混合物．根據碳酸鈉和氫氧化鈉的性質分析．

解答 解：二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，因此可用澄清石灰水來檢驗二氧化碳，化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；故填：澄清石灰水；Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（1）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉和水，瓶內氣體減少，氣壓減小，大氣壓將空氣壓入氣球，所以氣球變大；故填：氣球變大；
（2）二氧化碳能與水反應或溶于水，也能使容器內氣體減少，壓強減小，所以小華的設計不嚴密，要驗證二氧化碳與氫氧化鈉溶液確實發生了反應，還需設計對比實驗，將氫氧化鈉溶液換成等體積的水，再重復實驗與放入氫氧化鈉溶液的現象（軟塑料瓶變癟的程度是否相同、氣球膨脹的大小是否相同）通過對比推導出正確的結論；故填：二氧化碳能與水反應或溶于水，也能使容器內氣體減少，壓強減小；將氫氧化鈉溶液換成等體積的水，與加入氫氧化鈉溶液的實驗現象進行對比；
（3）用氯化鈣溶液或氯化鋇溶液來檢驗碳酸根離子的存在，故填：CaCl₂（或BaCl₂）；出現白色沉淀；
【反思拓展】通過以上實驗可以看出，對于沒有明顯現象的化學反應，我們可以通過檢驗反應物是否減少或檢驗生成物的方法驗證反應是否發生；故填：檢驗反應物減少；檢驗生成物；
【應用】部分變質的氫氧化鈉為氫氧化鈉與碳酸鈉和水的混合物，則樣品中氫氧化鈉的質量分數＜1-A；
由于碳酸鈉能與硝酸鈣、硝酸鋇等反應生成沉淀，所以，先向樣品中加入過量的硝酸鈣或硝酸鋇溶液，出現沉淀，然后過濾，再加入酚酞溶液變紅即可．
碳酸鈉和氫氧化鈣或氫氧化鋇反應生成氫氧化鈉，妨礙原物質的檢驗．
答案：澄清石灰水；Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（1）氣球變大；
（2）二氧化碳能與水反應或溶于水，也能使容器內氣體減少，壓強減小；將氫氧化鈉溶液換成等體積的水，與加入氫氧化鈉溶液的實驗現象進行對比；
（3）CaCl₂（或BaCl₂）；出現白色沉淀；
【反思拓展】檢驗反應物減少；檢驗生成物；
【應用】小于；①③．

點評 本題主要考查了常見的兩種堿氫氧化鈉、氫氧化鈣的性質，以實驗探究的形式考查了學生依據所學知識分析和解答問題的能力，以及設計實驗、據實驗現象推導結論的能力，能較好考查生對堿的知識的掌握．