氢氧化钠固体(或溶液)露置在空气中,因吸收空气中的CO2气体并与之反应而发生变质。有关氢氧化钠是否变质的探究性试题在各地中考试卷中出现的频率非常大,也是学生学习化学知识的难点之一。解决此类问题应先清楚氢氧化钠变质的情况再对症下药。
1.氢氧化钠变质的实质:2NaOH+CO2=Na2CO3 +H2O
2.氢氧化钠变质的类型
(1)完全变质,即试剂瓶中的NaOH全部转变成了Na2CO3。
(2) 部分变质,即试剂瓶中的NaOH部分变成了Na2CO3,试剂瓶中既有NaOH又有Na2CO3
3证明方法
(1) 证明NaOH固体是否变质只需证明药品中是否存在Na2CO3即可。
(2)检验NaOH溶液是否全部变质
NaOH溶液变质的实质是NaOH溶液与空气中的CO2反应生成了Na2CO3。故可通过分别检验NaOH、Na2CO3的方法来验证NaOH溶液是否全部变质。
方法:①向溶液中加入过量的CaCl2溶液(或BaCl2溶液),有白色沉淀产生。
②过滤,向滤液中滴加无色酚酞溶液,若溶液变红,则有NaOH,说明NaOH溶液部分变质;若溶液仍无色,说明NaOH溶液全部变质。
本问题的关键是要确认是否有NaOH,在检验提NaOH时必须排除Na2CO3的干扰,因为Na,CO3溶液示显碱性,也能使酚酞溶液变红。在除Na2CO3时,不能用盐酸,因为盐酸也与NaOH反应,也不能用Ca(OH)2,因为Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH,会生成NaOH,干扰NaOH的检验;应选用CaCl2(或BaCl2)溶液除去Na2CO3,因为CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl(或BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl),没有碱性物质生成,不会干扰NaOH的检验。
4.除去变质的NaOH溶液中的Na2CO3的方法试剂:适量的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:取变质的NaOH溶液,加入适量的Ca(OH)2溶液[或Ba(OH)2溶液],过滤,所得滤液即为NaOH溶液。
例4某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分,进行了如下探究活动。
【提出问题】久置氢氧化钠固体的成分是什么?【猜想与假设】猜想一:全部是NaOH;猜想二:全部是Na2CO3;猜想三:
【实验与探究】(1)实验如下:
(2)为了进一步验证猜想结果,小明同学提出如下实验方案:继续步骤二的实验,过滤,然后向滤液中滴加无色酚酞,若溶液变红,则猜想三成立;若溶液不变红,则猜想二成立。
小华同学立即对小明同学的方案提出了质疑,通过查阅资料知道,氯化钡溶液呈中性,不能使无色酚酞变红,但碳酸钠溶液呈 (填“酸”或“碱”)性,能使无色酚酞变红,因此他认为该方案的操作步骤中应该改进的是
(3)实验小组的同学展开讨论,又提出了一个定量实验方案,通过测定产生沉淀的质量来证明猜想二或三成立。实验如下:准确称取m克固体样品于试管中,加蒸馏水完全溶解,然后滴加足量氯化钡溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥称得沉淀的质量为n克,若猜想二成立,则m与n的关系式为 (用含m和n的等式或不等式表示,下同);若猜想三成立,则m与n的关系式为
【反思与交流】久置的氢氧化钠固体变质的原因是 (用化学方程式表示)。
解析
【猜想与假设】氢氧化钠若变质,其产物为碳酸钠,若氢氧化钠部分变质,则该固体为氢氧化钠和碳酸钠的混合物。
【实验与探究】(1)碳酸钠可以和稀盐酸反应生成气体,所以若没有明显现象,则该固体中没有碳酸钠,只有氢氧化钠,即猜想一成立;氯化钡溶液和碳酸钠反应生成碳酸钡白色沉淀和氯化钠,所以若观察到产生了白色沉淀,则说明含有碳酸钠,即猜想二或猜想三成立;反应的化学方程式为BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl
(2) 通过查阅资料可知,氯化钡溶液呈中性,不能使无色酚酞变红,但碳酸钠溶液呈碱性,能使无色酚酞变红,所以为了防止碳酸钠干扰实验,应该将步骤二中的加入氯化钡溶液改为加入过量的氯化钡溶液。(3)假设所取的mg固体全部为碳酸钠,则:
