Question

5．某化學課外小組的同學，為了測定實驗室中一瓶因保存不善而部分變質的氫氧化鈉中碳酸鈉的質量分數，設計了如圖所示的裝置（圖中鐵架臺已經略去），實驗在27℃，101kPa下進行．
實驗步驟如下：
①按圖連接好裝置；
②用天平準確稱取氫氧化鈉樣品m g，放入A中試管內，向B中集氣瓶內倒入飽和二氧化碳水溶液至瓶頸處；
③向分液漏斗中倒入稀硫酸，打開活塞，讓稀硫酸滴入試管中至過量，關閉活塞．反應結束后，量筒中收集到飽和二氧化碳水溶液v mL．
④計算氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數．
請回答下列問題：
（1）準確判斷氫氧化鈉發生變質的實驗現象是A中有氣泡產生；寫出氫氧化鈉發生變質的化學方程式2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
（2）在實驗步驟①和②之間，還缺少一實驗步驟，該實驗步驟是：檢查裝置氣密性．
（3）B中集氣瓶盛裝的飽和二氧化碳水溶液不能用水代替，其原因是：避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測定結果偏低．
（4）判斷實驗步驟③中滴入的稀硫酸已過量的標志是滴入稀硫酸，A中不再有氣泡產生．
（5）敘述檢驗氫氧化鈉部分變質的方法：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
1取樣，溶于水，滴加過量的氯化鈣溶液	產生白色沉淀	氫氧化鈉部分變質
2靜置，向上層清液中滴加酚酞溶液	變紅色

（6）用上述裝置不能準確測定已部分變質的氫氧化鈉樣品中氫氧化鈉的質量分數，理由是氫氧化鈉樣品中除了碳酸鈉，還有水．
（7）取10g變質的氫氧化鈉于燒杯中，其中碳元素的質量分數為6%，向燒杯中加入100g一定質量分數的稀鹽酸（足量），則反應結束后燒杯內物質的總質量是107.8g．

Answer 1

分析 （1）根據氫氧化鈉若變質，則會生成碳酸鈉，那么當滴入稀硫酸時會產生氣體進行分析；
（2）根據在實驗過程有氣體參與，所以必須保證裝置的氣密性良好進行分析；
（3）根據二氧化碳會溶于水進行分析；
（4）根據氫氧化鈉變質，則會生成氣體，當不再產生氣體時就說明反應完畢進行分析；
（5）根據氫氧化鈉部分變質，故既要鑒定含有碳酸鈉又要鑒定含有氫氧化鈉進行分析；
（6）根據氫氧化鈉容易吸收空氣中的水分而潮解進行分析；
（7）根據質量守恒，可知原物質中的碳元素的質量就是生成二氧化碳中碳元素的質量．

解答 解：（1）氫氧化鈉在空氣中易吸收空氣中的水分而潮解，然后會與空氣中的二氧化碳反應而變質，所以氫氧化鈉若變質，則會生成碳酸鈉，化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．那么當滴入稀硫酸時會產生二氧化碳氣體，所以A中會冒出氣泡；
（2）該實驗過程中有氣體參與，所以實驗前必須檢查裝置的氣密性；
（3）本題的實驗目的是通過測二氧化碳的體積來計算藥品中碳酸鈉的含量，所以必須保證二氧化碳的準確性，因為二氧化碳可以溶于水，所以用飽和的二氧化碳水溶液，可以避免二氧化碳的減少；
（4）若氫氧化鈉變質，當加入稀硫酸時則會生成氣體，當不再產生氣體時就說明反應完畢；
（5）檢驗氫氧化鈉部分變質，既要鑒定含有碳酸鈉又要鑒定含有氫氧化鈉，鑒定碳酸鈉就是鑒定碳酸根離子，可通過與氯化鈣反應生成碳酸鈣來鑒定，鑒定氫氧化鈉就是鑒定氫氧根離子，可通過其能使無色酚酞試液變紅來進行鑒定，
故答案為：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
1．取樣，溶于水，滴加過量的氯化鈣溶液	產生白色沉淀	氫氧化鈉部分變質
2．靜置，向上層清液中滴加酚酞溶液	變紅

（6）氫氧化鈉在空氣中易吸收空氣中的水分而潮解，然后才會與空氣中的二氧化碳反應而變質，由于沒有測算出水的質量，故現有的條件下難以測出氫氧化鈉的質量分數，所以本題答案為：氫氧化鈉樣品中除了碳酸鈉，還有水；
（7）根據質量守恒，可知原物質中的碳元素的質量就是生成二氧化碳中碳元素的質量，10g變質的氫氧化鈉中碳元素的質量為10g×6%=0.6g；所以設可得二氧化碳的質量為x
x×$\frac{12}{12+16×2}$×100%=0.6g，解得x=2.2g
所以反應結束后燒杯內物質的總質量為10g+100g-2.2g=107.8g
答：反應結束后燒杯內物質的總質量為107.8g．
故答案為：（1）A中有氣泡產生，2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（2）檢查裝置氣密性；
（3）避免二氧化碳溶解在水里而損耗，造成測定結果偏低；
（4）滴入稀硫酸，A中不再有氣泡產生；
（5）氯化鈣溶液，酚酞溶液，變紅；

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
1．取樣，溶于水，滴加過量的氯化鈣溶液	產生白色沉淀	氫氧化鈉部分變質
2．靜置，向上層清液中滴加酚酞溶液	變紅

（6）氫氧化鈉樣品中除了碳酸鈉，還有水；
（7）107.8g；

點評 熟練掌握氫氧化鈉、碳酸鈉的性質，知道氫氧化鈉露置于空氣中易變質，并會檢驗，記住化學方程式：Na₂CO₃ +2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，能熟練的根據化學方程式進行計算．