某校化学研究性学习小组的同学对一瓶敞口放置的氢氧化钠产生了兴趣,甲乙两组同学围绕这瓶氢氧化钠进行了一系列的探究活动。
【提出问题】①氢氧化钠是否完全变质②样品中碳酸钠的质量分数是多少?
【查阅资料】①氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水
②向氢氧化钠和碳酸钠混合物中加入盐酸时,盐酸先与氢氧化钠反应,再与碳酸钠反应;
【设计实验】实验一:探究氢氧化钠固体的变质情况
①取少量该固体样品置于试管中,向其中加入稀盐酸,发现有气泡产生,说明该样品中含有碳酸钠,由此可确定该固体已发生变质。则反应方程式为 。
②为探究该固体中是否还有未变质的氢氧化钠,同学们又进行了如下表所示的实验。请将下表填写完整。
实验目的 |
实验操作 |
现象 |
结论或化学方程式 |
除去碳酸钠 |
取少量该固体样品溶于水配成溶液,滴加适量的氯化钙溶液, 充分反应后过滤 |
|
有关反应的化学方程式为 |
检验是否含有氢氧化钠 |
向过滤后的滤液中滴入 |
|
该样品中含有氢氧化钠 |
实验二:测定其中碳酸钠的质量分数
【设计方案】
①甲组同学:称取16.40g样品,放入过量的盐酸直到反应停止,共收集到4.40g二氧化碳。(设计思路:根据样品与盐酸反应生成二氧化碳的质量求出碳酸钠的质量,再计算样品中碳酸钠的质量分数。)
②乙组同学:称取16.40g样品,加水配成溶液,向溶液中加入过量的澄清石灰水。过滤、洗涤、干燥,共得到白色沉淀10.00g。(设计思路:根据样品与石灰水反应生成沉淀碳酸钙的质量,先求出碳酸钠的质量,再计算样品中碳酸钠的质量分数。)
【解决问题】根据两组同学的实验结果,请你帮助他们计算出样品中碳酸钠的质量分数:_______。(任选一组数据进行计算,写出过程)
【交流与反思】
(1)在交流时,老师问同学们“能否用上述实验所得的数据计算出样品中氢氧化钠的质量分数”,甲乙两组的同学都一致认为可以。但小明思考后,觉得甲、乙两种方案都不妥,理由是:
小明又重新设计新方案:先用电子秤准确称取16.40g变质的NaOH样品放入锥形瓶中,用电子秤秤得锥形瓶及样品的总质量为51.40g,再把175.00g 7.3%稀盐酸平均分成7份依次加入样品中,每次充分反应用电子秤秤得锥形瓶及所盛物质的质量,实验数据记录如下:
加入盐酸的次数 |
第一次 |
第二次 |
第三次 |
第四次 |
第五次 |
第六次 |
第七次 |
锥形瓶及所盛物质的总质量 |
76.40 |
101.40 |
126.40 |
151.40 |
174.20 |
197.00 |
222.00 |
(2)请根据上述实验数据,计算样品中氢氧化钠的质量分数为_________。(不要写出计算过程)
(1)如图1为实验室制取并收集气体的装置图,请回答下列问题。
①仪器a的名称是 。
②若用A装置制取氧气,写出对应的化学方程式 。
③若需收集一瓶较纯净的氧气,应选用的装置是 (填装置序号)。
④若用C装置收集一瓶二氧化碳气体,其验满的方法是 。
⑤二氧化硫是一种有刺激性气味的有毒气体,比空气的密度大,易溶于水且与水反应。若用F装置收集二氧化硫气体,则气体应从 (填“b”或“c”)端导入。
(2)电解饱和食盐水可以制得氢氧化钠、氯气(Cl2)和氢气,并进而生产具有消毒、漂白作用的漂白液。
①粗盐中的难溶性杂质可通过溶解、 操作除去,以免破坏电解装置。
②写出电解饱和食盐水的化学方程式 。
③某同学想知道某一瓶放置一段时间的漂白液是否变质,设计了下列探究实验。
【查阅资料】
Ⅰ.制取漂白液(有效成分为NaClO)的原理:Cl2+2NaOH═NaCl+NaClO+H2O;
Ⅱ.在空气中NaClO易发生反应:2NaClO+H2O+CO2═Na2CO3+2HClO,HClO能使有色布条褪色,且HClO含量越高,漂白效果越好;HClO易分解,分解后丧失漂白作用;
Ⅲ.Ca(ClO)2易溶于水。
【提出问题】放置一段时间的漂白液是否变质?
【提出猜想】
猜想1:未变质,溶液中主要成分为NaCl、NaClO
猜想2:部分变质,溶液中主要成分为NaCl、NaClO、Na2CO3
猜想3:全部变质,溶液中主要成分为NaCl、Na2CO3
【实验探究】
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
ⅰ取适量该溶液于烧杯中,放入有色布条 |
|
猜想3不成立 |
ⅱ另取适量该溶液于试管中,滴入适量氯化钙溶液 |
产生白色沉淀 |
猜想 成立 |
写出实验操作ii中产生白色沉淀的化学方程式 。
【拓展应用】由【查阅资料】和图2可知,需控制pH约为 时(填整数),漂白液具有最佳漂白能力。
某化学兴趣小组以A装置为核心装置设计了如图系列实验:(固定装置的仪器已省略)
按如图所示连接仪器,检查整套装置的气密性良好,添加药品,固定装置,进行实验。
(1)关闭K2,打开K1,将H2O2溶液缓缓滴入锥形瓶中,待D装置中出现连续均匀气泡时点燃C装置中的酒精灯,观察到V型管内a处的硫燃烧,现象是 ,试写出在D装置中反应的化学方程式 ,待V型管内的硫燃尽后仍要继续通一段时间的氧气,目的是 。
(2)打开K2,关闭K1,继续将H2O2溶液缓慢滴入锥形瓶,观察到装置E中
(填现象),说明氢氧化钠和稀盐酸一定发生了反应。
(3)兴趣小组有同学提出疑问:E装置内反应后的废液中除酚酞以外还有哪些溶质呢?请你一起参与探究。
【作出猜想】
猜想一:NaCl
猜想二:NaCl和NaOH
猜想三: 。
【分析】以上有一种猜想一定错误,请写出错误猜想的序号及错误理由 。
【资料】NaCl的水溶液呈中性。
【设计并进行实验】排除了错误猜想后,为了验证其余猜想,同学们进行了如下实验:
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
取少量E装置中的废液于试管中,并向其中加入① 。 |
② |
猜想三正确 |
【交流反思】该废液未经处理不能随意倒入水池。
实验桌上有一瓶敞口放置的氢氧化钠溶液,同学们对其是否变质进行实验探究。
【提出问题】敞口放置的氢氧化钠溶液是否变质呢?
【猜想与假设】
猜想Ⅰ:没有变质。
猜想Ⅱ: 。
猜想Ⅲ:部分变质。
【实验探究】
同学们分别设计了不同方案进行探究,请你协助完成相关内容。
(1)小军设计的实验方案
实验步骤 |
实验现象 |
结论 |
①取一定量的NaOH溶液于试管中,滴加无色酚酞溶液 |
溶液变成红色 |
猜想Ⅲ成立 |
②向①的试管中滴加过量的稀盐酸 |
有 产生 |
(2)小慧设计的实验方案
实验步骤 |
实验现象 |
结论 |
①取一定量的NaOH溶液于试管中,滴加过量的BaCl2溶液 |
有白色沉淀产生 |
猜想Ⅲ成立 |
②实验①结束后进行过滤,向得到的滤液中滴加 。 |
溶液变成蓝色 |
【反思与评价】
(3)同学们讨论认为,小军的实验结论不严密,理由是 。
【拓展实验】
(4)小慧实验②中所加的试剂替换为下列 操作,也可以实现相同的目的。
a.测溶液的pH
b.滴加MgSO4溶液
c.通入CO2
d.滴加稀盐酸
(5)若要除去NaOH溶液中混有的Na2CO3,涉及反应的化学方程式为 。
2021年全球新冠疫情形势依然严峻,除了打疫苗、戴口罩、勤洗手外,还需要科学、正确、安全地消毒。84消毒液、H2O2溶液都是常用的消毒剂,某兴趣小组对这两种消毒剂进行了如下探究活动:
【实验】取少量84消毒液置于试管中,滴加H2O2溶液,有大量气泡产生,经检验产生的气体是氧气;
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠(化学式为NaClO);
【提出问题】在上述反应中,NaClO的作用是什么?
【作出猜想】
猜想一:NaClO类似分解H2O2溶液制取氧气时MnO2的作用,作催化剂;
猜想二:NaClO与H2O2溶液发生化学反应,作 ;
【实验探究】
(1)按入图所示组装实验装置(固定装置省略),加入药品前的操作是 。
(2)实验Ⅰ:按入图装置经注射器甲注入10mL水,观察到注射器乙活塞向右移动10mL;(忽略大气压、摩擦等其他因素对测量结果造成的影响,下同)
(3)实验Ⅱ:先向锥形瓶中加入20mL 84消毒液,再按如图装置将25mL H2O2溶液平均分5次经注射器甲注入锥形瓶中,待注射器乙活塞不再向右移动后,记录每次气体的总体积,数据见表:
/ |
第1次 |
第2次 |
第3次 |
第4次 |
第5次 |
H2O2溶液/mL |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
注射器乙中气体的总体积/mL |
35 |
70 |
85 |
a |
b |
表中的数据a= ;
【实验结论】根据表中数据判断 (填“猜想一”或“猜想二”)是正确的,依据是 。
【反思评价】通过该实验说明消毒剂混用可能会影响消毒的效果,因此生活中在使用各种消毒剂时不能随意混用,应科学使用,注意安全。
达州市九年级学生在5月份进行了实验操作考试,某实验室的老师准备实验药品时发现一瓶氢氧化钠固体未盖瓶塞。对于该固体是否变质,老师让三位同学通过实验来探究:
【提出问题】氢氧化钠是否变质?变质程度如何?
【猜想与假设】
猜想Ⅰ:没有变质,全部是NaOH;
猜想Ⅱ:部分变质,固体是NaOH和Na2CO3;
猜想Ⅲ:全部变质,全部是Na2CO3。
氢氧化钠变质的原因 (用化学方程式表示)。
【设计并进行实验】取一定量的固体溶于水配制成溶液,分成三份,三位同学按照自己的方案进行以下实验:
实验操作 |
实验现象 |
实验结论 |
|
小李 |
向第一份溶液中加入无色酚酞试液 |
溶液变红 |
猜想Ⅰ成立 |
小王 |
向第二份溶液中滴加几滴稀盐酸 |
无明显现象 |
猜想Ⅰ成立 |
小陈 |
向第三份溶液中加入CaCl2溶液 |
|
猜想Ⅲ成立 |
【分析讨论】
①小王和小陈认为碳酸钠溶液也能使无色酚酞试液变红,因此小李的结论不正确。
②经过讨论他们认为通过小王的实验不能得出样品中一定不含Na2CO3,原因是 。
【得出结论】综合三位同学的实验操作和现象可以得出猜想 成立。
实验结束后大家将废液倒入同一个废液缸内观察到废液呈红色,且有白色沉淀。为了不污染环境,他们向废液缸里加入一定量的稀盐酸后得到无色澄清溶液,所得溶液中溶质(酚酞除外)种类最多时,溶液中所含有的离子有 (填离子符号)。
【反思与拓展】
(1)大家一致认为实验室的NaOH必须密封保存。
(2)已知:①Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3
②NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
如果向NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,反应后所得溶液中溶质的组成有 种情况(不考虑CO2和H2CO3作溶质)。