某化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)小組的同學(xué)為了探究實(shí)驗(yàn)室中久置氫氧化鈉固體的成分,進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn),請(qǐng)你參與他們進(jìn)行的探究活動(dòng):
【猜想與假設(shè)】
猜想Ⅰ:全部是NaOH;
猜想Ⅱ:全部是Na
2CO
3猜想Ⅲ:______.
【實(shí)驗(yàn)與探究】
(1)實(shí)驗(yàn)如下:
實(shí)驗(yàn)操作步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 結(jié)論及解釋 |
步驟一:取少量固體樣品于試管中,加蒸餾水完全溶解,然后加入足量的稀鹽酸. | 實(shí)驗(yàn)過程中始終沒有氣泡產(chǎn)生. | 則證明猜想______成立. |
步驟二:取少量固體樣品于試管中,加蒸餾水完全溶解,然后滴加氯化鋇溶液. | 實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生 ______. | 則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立,此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______. |
(2)為了進(jìn)一步的驗(yàn)證猜想結(jié)果,小明同學(xué)提出了如下實(shí)驗(yàn)方案:繼續(xù)步驟二的實(shí)驗(yàn),過濾,然后向?yàn)V液中滴加無色酚酞試液,若酚酞變紅,則猜想Ⅲ成立;若酚酞不變紅,則猜想Ⅱ成立.
小華同學(xué)立即對(duì)小明同學(xué)的方案提出了質(zhì)疑,通過查閱資料知道,氯化鋇溶液程中性,不能使無色酚酞試液變紅,但碳酸鈉溶液呈______性(填“酸”或“堿”)能使酚酞變紅.因此,他認(rèn)為該方案的操作步驟中應(yīng)該改進(jìn)的是______.
(3)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)展開討論,又提出了一個(gè)定量試驗(yàn)方案,通過測(cè)定產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立.試驗(yàn)如下:準(zhǔn)確稱量m克固體樣品于試管中,加熱蒸餾水完全溶解,然后滴加足量氯化鋇溶液,充分反映后過濾、洗滌、干燥稱的沉淀的質(zhì)量為n克,若猜想Ⅱ成立,則m與n的關(guān)系式為(用含m和n的等式或不等式表示,下同)______;若猜想Ⅲ成立,則m與n的關(guān)系式又為______.
【反思與交流】久置固體氫氧化鈉變質(zhì)的原因是(用化學(xué)方程式表示)______.
【猜想與假設(shè)】氫氧化鈉若變質(zhì),其產(chǎn)物為碳酸鈉,若氫氧化鈉部分變質(zhì),則該固體為氫氧化鈉和碳酸鈉混合物;
【實(shí)驗(yàn)與探究】(1)碳酸鈉可以和稀鹽酸反應(yīng)生成氣體,所以若沒有明顯現(xiàn)象,則該固體中沒有碳酸鈉,即只有氫氧化鈉,即猜想Ⅰ成立;
氯化鋇溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉,所以若觀察到產(chǎn)生了白色沉淀,則說明在該固體中含有碳酸鈉,即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立;該化學(xué)方程式為:BaCl
2+Na
2CO
3═BaCO
3↓+2NaCl;
(2)通過查閱資料知道,氯化鋇溶液呈中性,不能使無色酚酞試液變紅,但碳酸鈉溶液呈堿性,能使酚酞變紅;而碳酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成了氫氧化鈉,可以是酚酞變紅,所以為了防止碳酸鈉干擾實(shí)驗(yàn)應(yīng)該將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液;
(3)假設(shè)所取的mg固體全部為碳酸鈉,則:
Na
2CO
3+BaCl
2═BaCO
3↓+2NaCl
106 197
m n
=
即:n=
若猜想Ⅱ成立,即全部是碳酸鈉,那么n和m的關(guān)系為:n=
;
若猜想Ⅲ成立,即所取固體為碳酸鈉和氫氧化鈉的混合物,所以生成的碳酸鋇的質(zhì)量n<
;
[反思]氫氧化鈉溶液變質(zhì)是由于和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成了碳酸鈉的緣故,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NaOH+CO
2═Na
2CO
3+H
2O.
故答案為:【猜想與假設(shè)】固體為氫氧化鈉和碳酸鈉;
【實(shí)驗(yàn)與探究】(1)
實(shí)驗(yàn)操作步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 結(jié)論及解釋 |
步驟一:取少量固體樣品于試管中,加蒸餾水完全溶解,然后加入足量的稀鹽酸. | 實(shí)驗(yàn)過程中始終沒有氣泡產(chǎn)生. | 則證明猜想Ⅰ成立. |
步驟二:取少量固體樣品于試管中,加蒸餾水完全溶解,然后滴加氯化鋇溶液. | 實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生 白色沉淀. | 則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立,此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 BaCl2+Na2CO3═BaCO3↓+2NaCl. |
(2)堿;將步驟二中的氯化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液;
(3)n=
;n<
;
[[反思]2NaOH+CO
2═Na
2CO
3+H
2O.