Question

【題目】某化學興趣小組在做“探究純堿的性質”實驗。

探究一：同學們做了如圖所示的四組實驗，并將A、B、C、D四支試管中的廢液全部倒入一個干凈的大燒杯中。考試結束后，某興趣小組發現大燒杯底部有沉淀，上層溶液呈紅色。為了探究上層溶液的成分，進行了以下實驗。

（提出問題）大燒杯中的上層溶液中除了含有水和酚酞外，還含有哪些離子？（假設難溶物質、水和酚酞均不會解離出離子）

（猜想假設）小明認為上層溶液中一定含有Na+、CO32﹣、H+、Cl﹣、Ba2+、Ca2+、OH﹣七種離子，你認為上層溶液中含有的離子最多可能有哪幾種，它們分別是_____（填離子符號）。

（分析討論）（1）小紅認為上層溶液中一定不含有H+，因為上層溶液呈紅色。請你分析上層溶液中不含有H+的另外一個理由_____。

（2）小李取一定量的上層溶液于試管中，滴加幾滴稀鹽酸，發現無氣泡產生，認為上層溶液中一定不含有CO32﹣．小紅認為他的結論不正確，原因是_____。

（設計實驗）為進一步確定上層溶液中是否含有CO32﹣，請你和小紅一起參與下列探究：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
取大燒杯中上層溶液少許于一支試管中，滴加_____，靜置	①_____ ②試管中的上層溶液仍是紅色	①大燒杯中上層溶液中一定含有CO32﹣ ②同時還能得出大燒杯中的上層溶液中一定含有離子是_____（填離子符號）

（實驗結論）大燒杯中的上層溶液中一定含有的離子是_____（填離子符號）。

探究二：“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質量分數進行測定。

（查閱資料）堿石灰是氧化鈣與氫氧化鈉固體的混合物，具有良好的吸水性還能吸收酸性氣體；

（設計實驗）根據如圖的裝置，他們設計了以下實驗方案進行試驗。

（1）如圖裝配好儀器，并檢查裝置氣密性，準確稱量5.0g的純堿樣品加入A中的錐形瓶，并在各裝置中加入足量藥品。

（2）打開止水夾K，先對裝置A通入已除去氮氣一會兒，再連接上裝置B和C。

（3）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質不與鹽酸反應），裝置A中樣品產生氣體的化學方程式為_____。

（4）待裝置A中的反應結束后，再一次打開止水夾K，繼續往裝置通入氮氣一會兒。

（5）將反應后B裝置內的混合物進行過濾，把獲得的沉淀物進行、稱量，利用沉淀物質量計算Na2CO3的質量分數。

（實驗反思）

（1）實驗設計中若沒有裝置C則本次測定的實驗結果會_____（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

（2）老師在查看小組的實驗設計后指出，該實驗設計即使各步驟實驗過程操作規范，測量數據準確，但最后的結果也會偏小，請你分析原因。_____。

Answer 1

【答案】Na+、Cl﹣、Ba2+、Ca2+、OH﹣ 有沉淀存在，不可能有H+ 酸堿優先反應，如果所加鹽酸過少，被堿全部消耗，沒與CO32﹣反應 過量的BaCl2溶液 有白色沉淀生成 OH﹣ Cl﹣、Na+、CO32﹣、OH﹣ Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑ 偏大 實驗結束后通入的氮氣時間過短，沒有將生成的二氧化碳全部排出

【解析】

探究一：

猜想假設：將A、B、C、D四支試管中的廢液全部倒入一個干凈的大燒杯中，上層溶液呈紅色，說明溶液呈堿性，故一定含有氫氧根離子，不含有氫離子；大燒杯底部有沉淀，Ba2+、Ca2+與CO32﹣反應能產生碳酸鋇、碳酸鈣沉淀，上層溶液中Ba2+、Ca2+與CO32﹣不能共存，故上層溶液中含有的離子最多可能有5中，它們分別是Na+、Cl﹣、Ba2+、Ca2+、OH﹣；

分析討論：

（1）小紅認為上層溶液中一定不含有H+，因為上層溶液呈紅色。H+會和CaCO3或BaCO3沉淀反應，生成氣體逸出，故上層溶液中不含有H+的另外一個理由有沉淀存在，不可能有H+；

（2）小李取一定量的上層溶液于試管中，滴加幾滴稀鹽酸，發現無氣泡產生，認為上層溶液中一定不含有CO32﹣．小紅認為他的結論不正確，原因是：酸堿優先反應，如果所加鹽酸過少，被堿全部消耗，沒與CO32﹣反應；

設計實驗：

與氯化鋇反應生成白色沉淀的是碳酸根離子和硫酸根離子，

取大燒杯中上層溶液少許于一支試管中，滴加過量的BaCl2溶液，靜置，①有白色沉淀生成，說明大燒杯中上層溶液中一定含有CO32﹣；

②試管中的上層溶液仍是紅色，說明溶液呈堿性，同時還能得出大燒杯中的上層溶液中一定含有離子是OH﹣；

實驗結論：

大燒杯中的上層溶液中一定含有的離子是Cl﹣、Na+、CO32﹣、OH﹣；

探究二：

碳酸鈉與鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑；

實驗反思：

（1）裝置C中的堿石灰可以吸收空氣的二氧化碳，防止進入裝置B造成生成沉淀的質量偏大，實驗設計中若沒有裝置C則本次測定的實驗結果會偏大；

（2）老師在查看小組的實驗設計后指出，該實驗設計即使各步驟實驗過程操作規范，測量數據準確，但最后的結果也會偏小，其可能的原因是實驗結束后通入的氮氣時間過短，沒有將生成的二氧化碳全部排出。