Question

某校化學研究性學習小組的同學對一包因敞口放置已部分變質的氫氧化鈉產生了興趣，想通過實驗測定其中碳酸鈉的質量分數，請你參與他們的探究過程。

【提出問題】：樣品中碳酸鈉的質量分數是多少？

【知識準備】：

（1）氫氧化鈉不能敞口放置的原因是：                                               ；

（2）判斷氫氧化鈉是否變質的方法之一是向樣品中加鹽酸，反應的化學方程式是：

_________________________________________、______________________________________；

（3）判斷氫氧化鈉是否變質的另一種方法是將樣品溶于水，再向樣品中加澄清石灰水，看是否變渾濁，反應的化學方程式是：__________________________________________________.

（4）向氫氧化鈉和碳酸鈉混合物中加入鹽酸時，鹽酸先與氫氧化鈉反應，再與碳酸鈉反應；

【設計方案】：

甲組同學：稱取16.40g樣品，放入足量的鹽酸直到反應停止，共收集到4.40g二氧化碳。（設計思路：根據樣品與鹽酸反應生成二氧化碳的質量求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數。）

乙組同學：稱取16.40g樣品，加水配成溶液，再溶液中加入過量的澄清石灰水。過濾、洗滌、干燥，共得到白色沉淀10.00g。（設計思路：根據樣品與石灰水反應生成沉淀碳酸鈣的質量，先求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數。）

【解決問題】：

   （1）乙組同學判斷石灰水是否過量的方法是_______________________________________；

   （2）根據兩組同學的實驗結果，請你幫助他們計算出樣品中碳酸鈉的質量分數：

甲組同學：

乙組同學：

【交流與反思】：

在交流時，老師問同學們“能否用上述實驗所得的數據計算出樣品中氫氧化鈉的質量分數”，甲乙兩組的同學都一致認為可以。但小明思考后，覺得甲、乙兩種方案都不妥，理由是：_______________________________________________；

小明又重新設計新方案：

【設計方案】：

先用電子秤準確稱取16.40g變質的NaOH樣品放入錐形瓶中，用電子秤秤得錐形瓶及樣品的總質量為51.40g，再把175.00g 濃度為7.3%稀鹽酸平均分成4份依次加入樣品中，每次充分反應用電子秤秤得錐形瓶及所盛物質的質量，實驗數據記錄如下：

加入鹽酸的次數	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	第七次
錐形瓶及所盛物質的總質量	76.40	101.40	126.40	151.40	174.20	197.00	222.00

【解決問題】：

請根據上述實驗數據，計算樣品中氫氧化鈉的質量分數為_________________。（不要求寫計算過程）

Answer 1

（1）（1分）既防止氫氧化鈉吸水而潮解，又防止氫氧化鈉吸收二氧化碳而變質。

  （2）（2分）NaOH + HCl = NaCl + H₂O、Na₂CO₃ + 2HCl= 2NaCl+ H₂O + CO₂↑

       (1分)  Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ =CaCO₃↓+ 2NaOH

  （3）(1分) 靜置后，向上層清液中加石灰水，看是否變渾濁

（4）(2分)甲組：設碳酸的質量為x

           106 ：44 =  x ：4.4g    x = 10.6g  

Na₂CO₃的質量分數為10.6g÷16.4g×100% = 64.6%

    (2分) 乙組：設碳酸鈉的質量為x

          106 ：100 = x ：10.0g    x = 10.6g    

Na₂CO₃的質量分數為10.6g÷16.4g×100% = 64.6%

   (5)(1分)樣品中有水，無法測出樣品的氫氧化鈉的質量。

   (6)(2分)24.4%

解：m(CO₂) = 150g ＋ 51.4g－197.00g = 4.4g

設與樣品中碳酸鈉反應消耗鹽酸的質量x

         73：44 = x×7.3% ：4.4 g   x =100 g 

則與樣品中NaOH反應消耗HCl的質量為 150g－100g= 50g

         設樣品中NaOH的質量為y

         40：36.5 = y：50g×7.3%  y = 4.0g

         樣品中氫氧化鈉的質量分數為： 4. 0g ÷16.40g×100%=24.4%