一、驗(yàn)證二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的發(fā)生

探究題1．有下列四種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作，實(shí)驗(yàn)過程中其現(xiàn)象不足以說明C0₂與Na0H溶液發(fā)生了反應(yīng)的是（    ）

解析：二氧化碳與碳酸鈉溶液反應(yīng)，沒有明顯的現(xiàn)象出現(xiàn)。裝置B中，取下橡皮塞，試管中的液面上升。但是此裝置所做實(shí)驗(yàn)不能很好地證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)。因?yàn)椋趸細(xì)怏w能溶于水。通常狀況下，1體積水中能溶解1體積二氧化碳，水槽中的水完全可以溶解試管中的全部的二氧化碳?xì)怏w。A、C、D三個(gè)裝置中所用氫氧化鈉溶液中含有水的質(zhì)量相比較少，A裝置中雞蛋被吸入瓶子里，C裝置中氣球脹大，D裝置中塑料瓶變扁了，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是因?yàn)槎趸細(xì)怏w與氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓顯著減小，而不僅僅是二氧化碳?xì)怏w溶于極少量的水中。如果要證明B裝置中的確發(fā)生了二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)，那么該怎么辦呢？

解決的方案有一下幾類：

方案一，我們可以將水槽中的氫氧化鈉溶液換成水做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。如右圖所示。在以上對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，液體換成水后，試管中液面上升的幅度較小，不如，在氫氧化鈉溶液中，試管中液面顯著上升。

方案二，取少量倒入二氧化碳后水槽中的液體，加入過量的稀鹽酸，如果產(chǎn)生大量氣泡，證明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)了，Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑。

方案三，取少量倒入二氧化碳后水槽中的液體，加入氯化鈣溶液，如果溶液變渾濁，表明二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)了，CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl。

所以，不足以說明C0₂與Na0H溶液發(fā)生了反應(yīng)的是裝置B

二、檢驗(yàn)氫氧化鈉是否變質(zhì)

氫氧化鈉久露于空氣中，不僅會(huì)吸收空氣中的水分而潮解，而且可以和空氣中的二氧化碳?xì)怏w發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈉，導(dǎo)致氫氧化鈉變質(zhì)。

探究題2：四位同學(xué)分別用下列四種方法檢驗(yàn)NaOH溶液是否已經(jīng)變質(zhì)（含有Na₂CO₃） 

①加入少量稀鹽酸，無氣泡放出，則一定不含有Na₂CO₃；

②加少量澄清石灰水，有沉淀生成，則一定含有Na₂CO₃；

③加少量CaCl₂溶液，有沉淀生成則一定含有Na₂CO₃；

④加少量BaCl₂溶液，有沉淀生成，則一定含有Na₂CO₃。

其中探究方法和結(jié)論都正確的是（    ）

A、①②       B、①②③      C、②④       、①②③④

解析：檢驗(yàn)NaOH溶液是否變質(zhì)，大致有以下幾種方案：

方案一、選擇一種酸溶液，如鹽酸。但是，實(shí)際操作時(shí)必須注意到，當(dāng)向待測(cè)溶液中加入少量稀鹽酸時(shí)，有時(shí)即使NaOH已經(jīng)變質(zhì)生成Na₂CO₃，也可能無氣泡產(chǎn)生。因?yàn)楫?dāng)Na₂CO₃的質(zhì)量較多，而鹽酸的質(zhì)量較少時(shí)，可能發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl===NaCl+NaHCO₃，此時(shí)并沒有產(chǎn)生氣泡。等鹽酸的量比較多時(shí)會(huì)進(jìn)一步發(fā)生如下反應(yīng)：NaHCO₃+HCl====NaCl+H₂O+CO₂↑。所以如果用鹽酸來檢驗(yàn)時(shí)，一定要注意，所取的鹽酸的量必須是過量，否則就不可以確定NaOH是否變質(zhì)。舉例說明如下：

探究題3．向Na₂CO₃溶液里滴加鹽酸，開始時(shí)無氣泡產(chǎn)生，后來才有氣泡產(chǎn)生；向鹽酸里滴加Na₂CO₃溶液時(shí)，立即就有氣泡產(chǎn)生。這說明（    ）

A、Na₂CO₃過量時(shí)，主要發(fā)生的反應(yīng)是 Na₂CO₃＋HCl = NaHCO₃＋NaCl

B、Na₂CO₃跟鹽酸不反應(yīng)

C、鹽酸過量時(shí)，主要發(fā)生的反應(yīng)是Na₂CO₃＋2HCl = 2NaCl＋H₂O＋CO₂↑

D、產(chǎn)生的氣泡是揮發(fā)出來的氯化氫氣體

解析：結(jié)合上題的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，向Na₂CO₃溶液里滴加鹽酸，開始時(shí)無氣泡產(chǎn)生，后來才有氣泡產(chǎn)生。這是因?yàn)椋?span>Na₂CO₃過量時(shí)，主要發(fā)生的反應(yīng)是 Na₂CO₃＋HCl = NaHCO₃＋NaCl。向鹽酸里滴加Na₂CO₃溶液時(shí)，立即就有氣泡產(chǎn)生。這說明鹽酸過量時(shí)，主要發(fā)生的反應(yīng)是Na₂CO₃＋2HCl = 2NaCl＋H₂O＋CO₂↑

本題答案：A、C

方案二、選擇一種堿溶液，如Ca(OH)₂溶液、Ba(OH)₂溶液，向待測(cè)溶液中加入以上的適量溶液后，如果有白色沉淀生成，則待測(cè)液中含有Na₂CO₃，這是因?yàn)?/span>Na₂CO₃+Ca(OH)₂==CaCO₃↓+2NaOH或Na₂CO₃+Ba(OH)₂===BaCO₃↓+2NaOH，此方案的靈敏度比較高。

需要進(jìn)一步說明的是，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)要求我們?cè)O(shè)計(jì)具體的方案來驗(yàn)證CO₂與NaOH溶液的是否確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，而不是CO₂溶解在NaOH溶液中。這種情況下，我們就不可以選取此類堿溶液來驗(yàn)證。因?yàn)?span>CO₂本身就可以溶于水中，形成H₂CO₃，H₂CO₃遇到Ca(0H)₂或Ba(OH)₂時(shí)，會(huì)生成白色沉淀，使得溶液變渾濁，因此不能充分說明CO₂與NaOH反應(yīng)了，也可能是CO₂溶解在NaOH溶液中。而應(yīng)該從CO₂與NaOH反應(yīng)產(chǎn)物的角度來驗(yàn)證，可以取通入CO₂后液體，通過檢驗(yàn)所取液體中是否存在Na₂CO₃，來確定它們之間有沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。具體的方案是，向所取液體里加入足量的稀鹽酸（或適量CaCl₂溶液），充分振蕩后，觀察現(xiàn)象。如果產(chǎn)生氣泡（或產(chǎn)生白色沉淀），表明產(chǎn)物中有Na₂CO₃，說明CO₂與NaOH的確反應(yīng)了，而不是CO₂僅僅溶于NaOH溶液中。

方案三、選擇一種鹽溶液，如BaCl₂溶液，向待測(cè)溶液中加入適量的BaCl₂溶液后，如果待測(cè)溶液中出現(xiàn)了渾濁現(xiàn)象，可以判斷待測(cè)液中含有Na₂CO₃，因?yàn)?span>BaCl₂+Na₂CO₃===BaCO₃↓+2NaCl。有時(shí)，同學(xué)們常用CaCl₂溶液代替BaCl₂溶液檢驗(yàn)NaOH是否變質(zhì)。這種方案不太完善，存在一定的缺陷。因?yàn)橄虼郎y(cè)溶液中加入CaCl₂溶液后，即使NaOH固體沒有變質(zhì)，也可能會(huì)有白色渾濁出現(xiàn)。原來是，當(dāng)加入的CaCl₂溶液中的Ca²⁺與NaOH中的OH^--的濃度比較大時(shí)，也會(huì)因?yàn)橐欢囟认?span>Ca(OH)₂的溶解度相對(duì)比較小，而有部分Ca(OH)₂晶體析出，使得溶液中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，導(dǎo)致判斷結(jié)果錯(cuò)誤。所以關(guān)于鹽的選擇，最好選取BaCl₂，不宜用CaCl₂。

綜上所述，探究題2中②加少量澄清石灰水和④加少量BaCl₂溶液的方案可以檢驗(yàn)NaOH溶液是否已經(jīng)變質(zhì)含有Na₂CO₃  ，探究題2答案： C  

三、探究氫氧化鈉的變質(zhì)程度

保存氫氧化鈉不當(dāng)，易變質(zhì)。那么如何確定氫氧化鈉的變質(zhì)程度呢？

探究題4：某化學(xué)興趣小組甲、乙、丙三位同學(xué)對(duì)暴露在空氣中的氫氧化鈉是否全部變質(zhì)進(jìn)行了探究：

甲同學(xué)，取樣品加入鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，完全反應(yīng)后，蒸干得到的固體全部是氯化鈉，認(rèn)為樣品全部變質(zhì)。

乙同學(xué)，取樣品加水溶解，滴加無色酚酞試液變紅色，認(rèn)為樣品沒有全部變質(zhì)。

請(qǐng)你對(duì)甲、乙兩同學(xué)的探究進(jìn)行評(píng)價(jià)

丙同學(xué)，取樣品加水后溶解，先加入過量的A溶液，過濾后在濾液中加入B溶液，通過觀察現(xiàn)象得出正確結(jié)論：A為        B為       。

得出正確結(jié)論的理由為                                        。

解析：該實(shí)驗(yàn)的主要目的是探究NaOH的變質(zhì)程度。如果樣品是部分變質(zhì)，其中應(yīng)含有NaOH、Na₂CO₃；如果樣品是全部變質(zhì)，則其中只含有Na₂CO₃。甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案不正確，因?yàn)闃悠凡糠肿冑|(zhì)時(shí)，NaOH與鹽酸反應(yīng)也會(huì)生成NaCl。樣品全部變質(zhì)時(shí)，其中所含有Na₂CO₃與鹽酸反應(yīng)也會(huì)生成NaCl。乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案也不正確，因?yàn)闊o論樣品全部變質(zhì)，還是樣品部分變質(zhì)，所得溶液都呈堿性。樣品變質(zhì)后生成的Na₂CO₃溶于水，也能使無色的酚酞試液變紅色。

想一想，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，檢驗(yàn)變質(zhì)程度的關(guān)鍵在于確定樣品中是否存在NaOH。在檢驗(yàn)NaOH的過程中，所采取的方案要優(yōu)化，要想方設(shè)法排除Na₂CO₃對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的干擾。怎么排除呢？加酸溶液不可行，加堿溶液也不可行。我們可以加入能夠使CO₃^2-沉淀的鹽溶液，比如，BaCl₂溶液、CaCl₂溶液。

丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是這樣做的，他取樣品溶于水后，先加入過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾，再向?yàn)V液中加入無色酚酞試液，觀察濾液是否變紅色。若濾液變紅色，則說明樣品是部分變質(zhì)；若濾液沒有紅色，則說明樣品已經(jīng)全部變質(zhì)了。

本題答案：甲同學(xué)的方案不正確。因?yàn)闊o論樣品變質(zhì)程度如何，加入鹽酸后都會(huì)有氣泡產(chǎn)生，完全反應(yīng)后，蒸干得到的固體全部是氯化鈉，無法判斷樣品的變質(zhì)程度。乙同學(xué)的方案不正確。因?yàn)橄蛩悠返娜芤褐?，滴加無色酚酞試液都會(huì)出現(xiàn)變紅色的現(xiàn)象，也無法判斷樣品的變質(zhì)程度。丙同學(xué)的方案是：取樣品加水后溶解，先加入過量的BaCl₂溶液充分反應(yīng)后過濾，再向?yàn)V液中滴入幾滴無色酚酞試液，觀察濾液是否變紅色。若濾液變紅色，則說明樣品是部分變質(zhì)；若濾液沒有紅色，則說明樣品已經(jīng)全部變質(zhì)了。

四、除去氫氧化鈉變質(zhì)后的碳酸鈉雜質(zhì)

當(dāng)我們明確知道NaOH中已經(jīng)出現(xiàn)了Na₂CO₃雜質(zhì)，在探討如何除去雜質(zhì)時(shí)，可以這樣考慮：變質(zhì)后的NaOH溶液中會(huì)有較多的CO₃^2-，可以加入含Ca²⁺或Ba²⁺的溶液，與CO₃^2-結(jié)合成沉淀，通過過濾而除去。為了不再引入新的雜質(zhì)，考慮到原來NaOH溶液中存在OH^-，所以可以加入適量的Ca(OH)₂溶液或Ba(OH)₂溶液就可以除去其中的Na₂CO₃雜質(zhì)了。Na₂CO₃+Ca(OH)₂==CaCO₃↓+2NaOH

此時(shí)選用Ba(OH)₂溶液的效果比較好。因?yàn)?，一定溫度?span>Ca(OH)₂溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)比較小，溶液相對(duì)比較稀，除去雜質(zhì)的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如用Ba(OH)₂溶液好。