Question

14．某工廠用電解飽和食鹽水方法生產氯氣、燒堿、氫氣等化工產品，這種工業稱為“氯堿工業”． （反應的化學方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑），某研究性學習小組對該廠生產的燒堿樣品進行如下探究．
Ⅰ．定性探究
【提出問題】燒堿樣品中可能含有哪些雜質？
【猜    想】一：可能含有Na₂CO₃，作出此猜想的依據是CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O （用化學方程式表示）．
二：可能含有NaCl，作出此猜想的依據是可能有少量的氯化鈉沒有反應（用簡潔的文字表述）．
【設計實驗】

實驗步驟	實驗現象	解釋或結論
①取適量燒堿樣品置于試管中，加水溶解，并用手觸摸試管外壁	試管外壁發熱	原因是：氫氧化鈉固體．溶于水放熱
②向①所得的溶液中逐滴加入稀硝酸至過量	開始無明顯現象，一段時間后產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體	樣品中含有的雜質是Na2CO3．
③向②所得的溶液中滴加幾滴硝酸銀溶液	產生白色沉淀現象	樣品中還含有的雜質是NaCl．

【交流與討論 小明同學提出：“上述實驗中稀硝酸也可以用稀鹽酸代替”．你認為他的觀點
不正確（填“正確”或“不正確”）．
Ⅱ．定量探究
【提出問題】如何測定燒堿樣品中氫氧化鈉的質量分數呢？
【設計實驗】小婉同學設計探究方案后進行實驗并測得數據如下：
【實驗一】取燒堿樣品20g，加足量稀鹽酸，稱量反應前后D裝置的質量增重0.22g；

根據實驗過程回答下列問題：
（1）裝置B中發生反應的化學方程式NaOH+HCl═NaCl+H₂O，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（2）實驗過程中需持續緩緩通入空氣，其作用有：
①攪拌B、C 中的反應物，使其充分反應；②使生成的二氧化碳全部進入D裝置；
（3）裝置C的作用是除去水蒸氣；若沒有E裝置，則測得樣品中雜質的質量分數偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
【實驗二】取燒堿樣品20g加水充分溶解，加足量AgNO₃溶液和稀HNO₃，過濾、洗滌、干燥，稱量生成2.87g白色濾渣．
請你利用小婉同學測得的實驗數據．

Answer 1

分析 二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，因此可能有碳酸鈉；氯化鈉可能沒有全部反應，因此可能有氯化鈉．加水溶解，試管外壁發熱，原因是氫氧化鈉固體溶于水放熱；向①所得的溶液中逐漸加入稀硝酸至過量，一開始無明顯現象，一段時間后產生能使澄清石灰水渾濁的氣體，因此樣品中含有的雜質是碳酸鈉；向②所得的溶液中滴加幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀氯化銀，說明樣品中還含有的雜質是氯化鈉；上述實驗中稀硝酸不可以用稀鹽酸代替，因為鹽酸中有氯離子，影響氯化鈉中氯離子的檢驗．

解答 解：【猜 想】一：二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，因此可能有碳酸鈉，反應的化學方程式為CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；故答案為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
二：氯化鈉可能沒有全部反應，因此可能有氯化鈉；故填：可能有少量的氯化鈉沒有反應；
【設計實驗】
加水溶解，試管外壁發熱，原因是氫氧化鈉固體溶于水放熱；向①所得的溶液中逐漸加入稀硝酸至過量，一開始無明顯現象，一段時間后產生能使澄清石灰水渾濁的氣體，因此樣品中含有的雜質是碳酸鈉；向②所得的溶液中滴加幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀氯化銀，說明樣品中還含有的雜質是氯化鈉；上述實驗中稀硝酸不可以用稀鹽酸代替，因為鹽酸中有氯離子，影響氯化鈉中氯離子的檢驗．
故答案為：氫氧化鈉固體溶于水放熱；Na₂CO₃；白色沉淀；不正確；
Ⅱ．定量探究（1）鹽酸和氫氧化鈉反應生成氯化鈉和水，碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式分別為NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；故填：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（2）實驗過程中需持續緩緩通入空氣，其作用有：①攪拌B、C 中的反應物，使其充分反應；②使生成的二氧化碳全部進入D裝置；故填：使生成的二氧化碳全部進入D裝置；
（3）濃硫酸具有吸水性，所以裝置C的作用是除去水蒸氣；若沒有E裝置，則空氣中的二氧化碳會進入D裝置，使測得樣品中雜質的質量分數偏大；故填：除去水蒸氣；偏大；
【實驗二】設20g樣品中含有碳酸鈉的質量為x，氯化鈉的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                   0.22g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{0.22g}$
x=0.53g
NaCl+AgNO₃═AgCl↓+NaNO₃
58.5      143.5
y          2.87g
$\frac{58.5}{y}=\frac{143.5}{2.87g}$
y=1.17g
氫氧化鈉的質量分數=$\frac{20g-0.53g-1.17g}{20g}$×100%=91.5%
答：氫氧化鈉的質量分數是91.5%．

點評 本考點屬于實驗探究題，既有物質性質的檢驗，又有化學方程式的書寫和有關的計算，綜合性比較強．本題根據題目提供的信息，結合實驗探究的一般步驟和堿的性質等知識來解決，還要注意化學方程式的書寫和配平，有關的計算要準確．本考點主要出現在實驗題中．