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NaOH固体置于空气中既能吸收水分而潮解,又能与空气中CO反应而变质,探究有关NaOH变质的问题,由于对学生思维能力及知识综合运用能力要求较高,大多数学生解答此类问题往往比较困难,本文将从以下三个方面展开探究:
探究一:NaOH能否与CO2反应
NaOH与CO2反应时,并无明显现象说明反应的发生,所以探究上述反应能否发生,成为同学们较难掌握的知识点之一,此类探究实验常见方法如下:
方法1取少量纯净的NaOH溶于水,向其中通入CO气体后,再向所得溶液中滴入足量的稀盐酸,如有气泡产生,则说明NaOH能与CO反应。
分析如果NaOH不与CO2反应,则滴入的稀盐酸将与NaOH反应,化学方程式如下:
HCl+NaOHNaCl + H2O
根据上述反应推测,应无气泡产生。
气泡的产生是因为如下反应的发生:
Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O + CO2↑
而反应物中的NaCO正是由于NaOH和CO反应产生的,即:
2NaOH + CO2Na2CO3+ H2O
方法2在两个体积相同的软塑料瓶中分加充满CO2气体,再分别向其中滴入等体积的水和NaOH溶液,振荡,观察到滴加NaOH溶液的塑料瓶变瘪的程度比加水的塑料瓶大,说明NaOH能和CO2反应。
分析我们知道,CO2能溶于水且能与水发生反应,CO的上述性质往往对证明NaOH能否与CO2反应造成一定的干扰,通过上述对比实验则较好解决了这一难题。
点拨证明一个无明显现象的化学反应的发生,思路如下:① 根据化学反应的本质,证明有某种新物质生成(如方法1);② 证明某种反应物量的减少或完全消失(如方法2)。
另由于生成的Na2CO3溶液呈碱性,所以不宜用指示剂来证明NaOH能否和CO2反应。
探究二:NaOH固体是否变质
根据“探究一”的学习,不难看出探究此类问题的重点是证明样品中是否有Na2CO3,常见方法如下。
方法1取少量固体样品溶于水后,再向所得溶液中滴入过量的稀盐酸,如有气泡产生,则NaOH固体已变质。
分析将固体溶于水,是利用溶液中进行的化学反应速度比较快;加入过量的稀盐酸是为了避免可能存在的NaOH的干扰,因为盐酸也能和NaOH反应,并且当溶液中同时存在NaOH和Na2CO3时,往往中和反应先发生,原因如下:如盐酸和Na2CO3先反应,则反应生成的CO2还能与溶液中的NaOH反应又生成Na2CO2。
方法2取少量固体样品溶于水后,再向所得溶液中滴入饱和澄清石灰水,如溶液中产生白色沉淀,则NaOH固体已变质。
分析产生白色沉淀是因为发生了如下的反应:
Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3 ↓+ 2NaOH
而溶液中可能存在的NaOH对此现象无干扰,但由于Ca(OH)溶解性的原因,有时还会用Ba(OH)2溶液,使上述现象更加明显。
方法3取少量固體样品溶于水后,再向所得溶液中滴加CaCl2溶液,如溶液中产生白色沉淀,则NaOH固体已变质。
分析产生白色沉淀是因为发生了如下的反应:
Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+ 2NaCl
由于氢氧化钙微溶于水,所以上述方法中CaCl2溶液浓度如果太大,则CaCl2和NaOH反应生成的微溶于水氢氧化钙可能对实验造成一定的干扰,如用氯化钡溶液则可避免干扰。
点拨解决此问题的思路是充分利用溶液中Na2CO3的化学性质:Na2CO3能与某些酸、碱、盐反应,当然还要考虑NaOH的存在对探究的干扰。
探究三:探究NaOH固体的变质程度
根据“探究二”的学习,可解决探究NaOH固体是否变质,但NaOH是完全变质还是部分变质的探究则一般采用如下方法。
方法1取少量固体样品溶于水后,再向所得溶液中滴加过量CaCl2溶液,充分反应后,将生成的沉淀过滤,再向滤液中再滴入几滴无色酚酞试液,如酚酞试液变为红色,则NaOH固体部分变质;如酚酞试液不变色,则NaOH固体完全变质。
分析由于CaCl2与Na2CO3发生如下反应:
Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+ 2NaCl
过滤后,溶液中的溶质一定有生成的NaCl和过量的CaCl2,而它们的水溶液都不能使酚酞试液变色,如酚酞试液变色,则过滤后的滤液中还有碱性物质,只能是NaOH。
点拨解决“探究三”问题的思路与解决“探究二”问题的思路正好相反:“探究二”是证明NaOH固体中是否存在Na2CO3,而“探究三”则是证明Na2CO3固体中是否存在NaOH。另不可用澄清石灰水代替CaCl2溶液,除因为过量石灰水对实验有干扰外,反应生成的NaOH(化学方程式如下)对实验也有干扰。
Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+ 2NaOH
方法2取少量固体样品将其置于烘箱中将水分烘干,用天平称其质量,再取等质量的纯净的Na2CO3,分别放在两只烧杯中,再将盛有固体的烧杯放在左、右托盘上,将天平调至平衡,再向两只烧杯中分别加入等质量的稀盐酸,至都无气泡产生为止,如果天平仍处于平衡状态,则NaOH固体完全变质;如果天平两边不平衡,则NaOH固体部分变质。
分析如NaOH完全变质,则两边烧杯中的固体都是纯净的Na2CO3,它们与盐酸发生如下反应:
Na2CO3+ 2HCl2NaCl+H2O + CO2↑
通过计算不难得出产生的CO2质量相等,所以天平任处于平衡状态;而如果天平两边不平衡,则两边产生的CO2质量不等,即烘干后的样品中还有NaOH。
点拨定量研究方法是科学研究的重要方法之一。化学家们用定量的方法对化学变化进行研究,发现了许多化学变化的重要规律。作为一名初中生如能掌握这一方法,往往会使同学们平时认为难以解决的问题迎刃而解,如区别Na2CO3和K2CO3等。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
探究一:NaOH能否与CO2反应
NaOH与CO2反应时,并无明显现象说明反应的发生,所以探究上述反应能否发生,成为同学们较难掌握的知识点之一,此类探究实验常见方法如下:
方法1取少量纯净的NaOH溶于水,向其中通入CO气体后,再向所得溶液中滴入足量的稀盐酸,如有气泡产生,则说明NaOH能与CO反应。
分析如果NaOH不与CO2反应,则滴入的稀盐酸将与NaOH反应,化学方程式如下:
HCl+NaOHNaCl + H2O
根据上述反应推测,应无气泡产生。
气泡的产生是因为如下反应的发生:
Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O + CO2↑
而反应物中的NaCO正是由于NaOH和CO反应产生的,即:
2NaOH + CO2Na2CO3+ H2O
方法2在两个体积相同的软塑料瓶中分加充满CO2气体,再分别向其中滴入等体积的水和NaOH溶液,振荡,观察到滴加NaOH溶液的塑料瓶变瘪的程度比加水的塑料瓶大,说明NaOH能和CO2反应。
分析我们知道,CO2能溶于水且能与水发生反应,CO的上述性质往往对证明NaOH能否与CO2反应造成一定的干扰,通过上述对比实验则较好解决了这一难题。
点拨证明一个无明显现象的化学反应的发生,思路如下:① 根据化学反应的本质,证明有某种新物质生成(如方法1);② 证明某种反应物量的减少或完全消失(如方法2)。
另由于生成的Na2CO3溶液呈碱性,所以不宜用指示剂来证明NaOH能否和CO2反应。
探究二:NaOH固体是否变质
根据“探究一”的学习,不难看出探究此类问题的重点是证明样品中是否有Na2CO3,常见方法如下。
方法1取少量固体样品溶于水后,再向所得溶液中滴入过量的稀盐酸,如有气泡产生,则NaOH固体已变质。
分析将固体溶于水,是利用溶液中进行的化学反应速度比较快;加入过量的稀盐酸是为了避免可能存在的NaOH的干扰,因为盐酸也能和NaOH反应,并且当溶液中同时存在NaOH和Na2CO3时,往往中和反应先发生,原因如下:如盐酸和Na2CO3先反应,则反应生成的CO2还能与溶液中的NaOH反应又生成Na2CO2。
方法2取少量固体样品溶于水后,再向所得溶液中滴入饱和澄清石灰水,如溶液中产生白色沉淀,则NaOH固体已变质。
分析产生白色沉淀是因为发生了如下的反应:
Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3 ↓+ 2NaOH
而溶液中可能存在的NaOH对此现象无干扰,但由于Ca(OH)溶解性的原因,有时还会用Ba(OH)2溶液,使上述现象更加明显。
方法3取少量固體样品溶于水后,再向所得溶液中滴加CaCl2溶液,如溶液中产生白色沉淀,则NaOH固体已变质。
分析产生白色沉淀是因为发生了如下的反应:
Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+ 2NaCl
由于氢氧化钙微溶于水,所以上述方法中CaCl2溶液浓度如果太大,则CaCl2和NaOH反应生成的微溶于水氢氧化钙可能对实验造成一定的干扰,如用氯化钡溶液则可避免干扰。
点拨解决此问题的思路是充分利用溶液中Na2CO3的化学性质:Na2CO3能与某些酸、碱、盐反应,当然还要考虑NaOH的存在对探究的干扰。
探究三:探究NaOH固体的变质程度
根据“探究二”的学习,可解决探究NaOH固体是否变质,但NaOH是完全变质还是部分变质的探究则一般采用如下方法。
方法1取少量固体样品溶于水后,再向所得溶液中滴加过量CaCl2溶液,充分反应后,将生成的沉淀过滤,再向滤液中再滴入几滴无色酚酞试液,如酚酞试液变为红色,则NaOH固体部分变质;如酚酞试液不变色,则NaOH固体完全变质。
分析由于CaCl2与Na2CO3发生如下反应:
Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+ 2NaCl
过滤后,溶液中的溶质一定有生成的NaCl和过量的CaCl2,而它们的水溶液都不能使酚酞试液变色,如酚酞试液变色,则过滤后的滤液中还有碱性物质,只能是NaOH。
点拨解决“探究三”问题的思路与解决“探究二”问题的思路正好相反:“探究二”是证明NaOH固体中是否存在Na2CO3,而“探究三”则是证明Na2CO3固体中是否存在NaOH。另不可用澄清石灰水代替CaCl2溶液,除因为过量石灰水对实验有干扰外,反应生成的NaOH(化学方程式如下)对实验也有干扰。
Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+ 2NaOH
方法2取少量固体样品将其置于烘箱中将水分烘干,用天平称其质量,再取等质量的纯净的Na2CO3,分别放在两只烧杯中,再将盛有固体的烧杯放在左、右托盘上,将天平调至平衡,再向两只烧杯中分别加入等质量的稀盐酸,至都无气泡产生为止,如果天平仍处于平衡状态,则NaOH固体完全变质;如果天平两边不平衡,则NaOH固体部分变质。
分析如NaOH完全变质,则两边烧杯中的固体都是纯净的Na2CO3,它们与盐酸发生如下反应:
Na2CO3+ 2HCl2NaCl+H2O + CO2↑
通过计算不难得出产生的CO2质量相等,所以天平任处于平衡状态;而如果天平两边不平衡,则两边产生的CO2质量不等,即烘干后的样品中还有NaOH。
点拨定量研究方法是科学研究的重要方法之一。化学家们用定量的方法对化学变化进行研究,发现了许多化学变化的重要规律。作为一名初中生如能掌握这一方法,往往会使同学们平时认为难以解决的问题迎刃而解,如区别Na2CO3和K2CO3等。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文