Question

某化學實驗活動小組的同學為了探究實驗室中久置氫氧化鈉固體的成分，進行了有關實驗，請你參與他們進行的探究活動：
【猜想與假設】
猜想Ⅰ：全部是NaOH；
猜想Ⅱ：全部是Na₂CO₃
猜想Ⅲ：______．
【實驗與探究】
（1）實驗如下：

實驗操作步驟	實驗現象	結論及解釋
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．	實驗過程中始終沒有氣泡產生．	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，然后滴加氫氧化鋇溶液．	實驗過程中產生 ______．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立，此過程中發生反應的化學方程式為______．

（2）為了進一步的驗證猜想結果，小明同學提出了如下實驗方案：繼續步驟二的實驗，過濾，然后向濾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“減”）能使酚酞變紅．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，又提出了一個定量試驗方案，通過測定產生沉淀的質量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立．試驗如下：準確稱量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、干燥稱的沉淀的質量為n克，若猜想Ⅱ成立，則m與n的關系式為（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的關系式又為______．
【反思與交流】久置固體氫氧化鈉變質的原因是（用化學方程式表示）______．

Answer 1

【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，即只有氫氧化鈉，即猜想Ⅰ成立；
氫氧化鋇溶液和碳酸鈉反應生成白色沉淀碳酸鋇和氫氧化鈉，所以若觀察到產生了白色沉淀，則說明在該固體中含有碳酸鈉，即猜想Ⅱ或猜想Ⅲ成立；該反應的化學方程式為：Na₂CO₃+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+2NaOH；
（2）碳酸鈉溶液呈堿性，可以是酚酞變紅，所以為了防止碳酸鈉干擾實驗應該將步驟二中的氫氧化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液溶液；
（3）假設所取的mg固體全部為碳酸鈉，則：
Na₂CO₃+BaCl₂═BaCO₃↓+2NaCl 
106             197
m                 n

106

m

=

197

n

即：n=

197m

106

若猜想Ⅱ成立，即全部是碳酸鈉，那么n和m的關系為：n=

197m

106

；
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量n＜

197m

106

；
[[反思]氫氧化鈉溶液變質是由于和空氣中的二氧化碳發生反應生成了碳酸鈉的緣故，該反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
故答案為：【猜想與假設】固體為氫氧化鈉和碳酸鈉；
【實驗與探究】（1）

實驗操作步驟	實驗現象	結論及解釋
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．	實驗過程中始終沒有氣泡產生．	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，然后滴加氫氧化鋇溶液．	實驗過程中產生 白色沉淀．	則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立，此過程中發生反應的化學方程式為 Na2CO3+Ba（OH）2═BaCO3↓+2NaOH．

（2）堿；將步驟二中的氫氧化鋇溶液改為加入過量的氯化鋇溶液；
（3）n=

197m

106

；n＜

197m

106

；
[[反思]2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．