氫氧化鈉固體(或溶液)露置在空氣中,因吸收空氣中的CO2氣體並與之反應而發生變質。有關氫氧化鈉是否變質的探究性試題在各地中考試卷中出現的頻率非常大,也是學生學習化學知識的難點之一。解決此類問題應先清楚氫氧化鈉變質的情況再對症下藥。
1.氫氧化鈉變質的實質:2NaOH+CO2=Na2CO3 +H2O
2.氫氧化鈉變質的類型
(1)完全變質,即試劑瓶中的NaOH全部轉變成了Na2CO3。
(2) 部分變質,即試劑瓶中的NaOH部分變成了Na2CO3,試劑瓶中既有NaOH又有Na2CO3
3證明方法
(1) 證明NaOH固體是否變質只需證明藥品中是否存在Na2CO3即可。
(2)檢驗NaOH溶液是否全部變質
NaOH溶液變質的實質是NaOH溶液與空氣中的CO2反應生成了Na2CO3。故可通過分別檢驗NaOH、Na2CO3的方法來驗證NaOH溶液是否全部變質。
方法:①向溶液中加入過量的CaCl2溶液(或BaCl2溶液),有白色沉澱產生。
②過濾,向濾液中滴加無色酚酞溶液,若溶液變紅,則有NaOH,說明NaOH溶液部分變質;若溶液仍無色,說明NaOH溶液全部變質。
本問題的關鍵是要確認是否有NaOH,在檢驗提NaOH時必須排除Na2CO3的幹擾,因為Na,CO3溶液示顯鹼性,也能使酚酞溶液變紅。在除Na2CO3時,不能用鹽酸,因為鹽酸也與NaOH反應,也不能用Ca(OH)2,因為Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH,會生成NaOH,幹擾NaOH的檢驗;應選用CaCl2(或BaCl2)溶液除去Na2CO3,因為CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl(或BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl),沒有鹼性物質生成,不會干擾NaOH的檢驗。
4.除去變質的NaOH溶液中的Na2CO3的方法試劑:適量的Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液。原理:Na2CO3+Ca(OH)2=CacO3↓+2naOh或Na2CO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+2NaOH
方法:取變質的NaOH溶液,加入適量的Ca(OH)2溶液[或Ba(OH)2溶液],過濾,所得濾液即為NaOH溶液。
例4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,進行了如下探究活動。
【提出問題】久置氫氧化鈉固體的成分是什麼?【猜想與假設】猜想一:全部是NaOH;猜想二:全部是Na2CO3;猜想三:
【實驗與探究】(1)實驗如下:
(2)為了進一步驗證猜想結果,小明同學提出如下實驗方案:繼續步驟二的實驗,過濾,然後向濾液中滴加無色酚酞,若溶液變紅,則猜想三成立;若溶液不變紅,則猜想二成立。
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,不能使無色酚酞變紅,但碳酸鈉溶液呈 (填「酸」或「鹼」)性,能使無色酚酞變紅,因此他認為該方案的操作步驟中應該改進的是
(3)實驗小組的同學展開討論,又提出了一個定量實驗方案,通過測定產生沉澱的質量來證明猜想二或三成立。實驗如下:準確稱取m克固體樣品於試管中,加蒸餾水完全溶解,然後滴加足量氯化鋇溶液,充分反應後過濾、洗滌、乾燥稱得沉澱的質量為n克,若猜想二成立,則m與n的關係式為 (用含m和n的等式或不等式表示,下同);若猜想三成立,則m與n的關係式為
【反思與交流】久置的氫氧化鈉固體變質的原因是 (用化學方程式表示)。
解析
【猜想與假設】氫氧化鈉若變質,其產物為碳酸鈉,若氫氧化鈉部分變質,則該固體為氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物。
【實驗與探究】(1)碳酸鈉可以和稀鹽酸反應生成氣體,所以若沒有明顯現象,則該固體中沒有碳酸鈉,只有氫氧化鈉,即猜想一成立;氯化鋇溶液和碳酸鈉反應生成碳酸鋇白色沉澱和氯化鈉,所以若觀察到產生了白色沉澱,則說明含有碳酸鈉,即猜想二或猜想三成立;反應的化學方程式為BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl
(2) 通過查閱資料可知,氯化鋇溶液呈中性,不能使無色酚酞變紅,但碳酸鈉溶液呈鹼性,能使無色酚酞變紅,所以為了防止碳酸鈉幹擾實驗,應該將步驟二中的加入氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液。(3)假設所取的mg固體全部為碳酸鈉,則:
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