Question

化學是一門以實驗為基礎的科學，通過實驗可以學習科學探究的方法．現有一份由碳酸鈉和氯化鈉組成的固體樣品，質量為m₁g．小明設計了圖中的裝置，請你參與探究．

【實驗目的】探究碳酸鈉的化學性質并測定樣品中碳酸鈉的質量分數．
【查閱資料】碳酸鈉能與稀硫酸發生反應，生成硫酸鈉、二氧化碳和水．
【實驗步驟】
①關閉止水夾K₂，打開止水夾K₁．向裝有樣品的A裝置內加入適量的稀硫酸，充分反應后，B裝置的質量增重m₂g，C裝置中的澄清石灰水不變渾濁．
②關閉止水夾K₁，打開止水夾K₂，使B裝置與空氣連通．向D裝置內加入適量的過氧化氫溶液充分反應（確保溶液浸沒長頸漏斗下端管口）．請回答：
（1）實驗前需檢查裝置的

 

．
（2）判斷樣品中含有碳酸鈉的實驗現象為

 

．
（3）樣品中碳酸鈉的質量分數的表達式為

 

．
（4）在整個反應過程中，B裝置內發生反應的化學方程式為

 

．
【實驗拓展】反應結束后，B裝置溶液中溶質的組成有多種情況，其中的一種是只含有氫氧化鈉，還有的情況是：

 

．你怎樣驗證溶質只含有氫氧化鈉的這種情況：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據制取氣體的步驟分析；
（2）根據碳酸鈉和稀硫酸反應的現象分析；
（3）根據方程式計算出碳酸鈉的質量進行解答；
（4）根據題意和質量守恒定律進行解答；
【實驗拓展】根據生成物分和溶液中存在的離子進行分析判斷；

解答：解：（1）用裝置制取氣體的第一步就是檢查裝置的氣密性，故答案為：氣密性     
（2）如樣品中含有碳酸鈉就和稀硫酸反應生成二氧化碳氣體，現象就是在A裝置內冒出氣泡，故答案為：A裝置內有氣泡冒出
（3）由題意知，B裝置的質量增重m₂g就是碳酸鈉和稀硫酸反應產生的二氧化碳的質量，由此設碳酸鈉的質量為X．
   Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
     106                    44
      X                     m₂g 

106

44

=

X

m2g

X=

53m2g

22

所以樣品中碳酸鈉的質量分數為：

53m2

22m1

×100%
 故答案為：

53m2

22m1

×100%
（4）由題意知，B裝置內發生反應有A裝置反應產生的二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，還有D裝置中產生的氧氣把C裝置中的石灰水壓入B裝置中與生成的碳酸鈉反應生成氫氧化鈉和碳酸鈣，故答案為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+Ca（OH）₂=2NaOH+CaCO₃↓
【實驗拓展】B裝置內如生成的碳酸鈉和氫氧化鈉恰好完全反應，溶液中溶質的組成就只含有氫氧化鈉，如碳酸鈉剩余就含有NaOH和Na₂CO₃，如石灰水剩余就含有 NaOH和Ca（OH）₂；驗證溶質只含有氫氧化鈉就驗證溶液中沒有碳酸根離子和鈣離子，具體方法是：過濾后取濾液于兩支試管中，向一支試管滴加足量的稀鹽酸，向另一只試管滴加足量的碳酸鈉溶液，若均無明顯現象，則溶質只有氫氧化鈉． 故答案為：NaOH和Na₂CO₃ NaOH和Ca（OH）₂；過濾后取濾液于兩支試管中，向一支試管滴加足量的稀鹽酸，向另一只試管滴加足量的碳酸鈉溶液，若均無明顯現象，則溶質只有氫氧化鈉．

點評：本題主要考查學生運用所學化學知識綜合分析和解決實際問題的能力．增加了學生分析問題的思維跨度，強調了學生整合知識的能力．