中考复习整合——氢氧化钠的变质问题的探究

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中考复习整合——氢氧化钠的变质问题的探究
中考复习整合——氢氧化钠的变质问题的探究 第1张

       氢氧化钠(NaOH)的变质问题是一个中考高频考点。它主要涉及到NaOH的化学性质、变质原理、检验方法以及除杂等内容。

      氢氧化钠(NaOH)是一种强碱,极易吸收空气中的水分而潮解(利用这一点可作某些气体的干燥剂)并能与空气中的二氧化碳(CO₂)发生了化学反应。

【变质的原因】

       氢氧化钠的变质,实质上就是它与空气中的二氧化碳(CO₂) 发生反应生成碳酸钠(Na₂CO₃,俗称纯碱或苏打)和水,反应的化学方程式为:

        2NaOH + CO₂=Na₂CO₃ + H₂O 

因此,敞口放置的NaOH固体或溶液都会逐渐变成NaOH和Na₂CO₃的混合物,最终可能完全变成Na₂CO₃。

【氢氧化钠是否变质的检验】

       氢氧化钠是否变质的检验主要是检验样品中是否含有Na₂CO₃,其实质是检验样品中是否含有碳酸根离子(CO₃²⁻)。

检验方法:

1. 酸(稀盐酸或稀硫酸)检验法:

原理:

Na₂CO₃ + 2HCl=2NaCl + H₂O + CO₂↑                                     (有气泡产生)

Na₂CO₃ + H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O + CO₂↑                                   (有气泡产生)

步骤、现象与结论:取少量样品于试管中,滴加足量稀盐酸(或稀硫酸),若溶液中有气泡产生,则说明样品中含有Na₂CO₃,即NaOH已变质;若无明显现象,则说明NaOH没有变质。

★注意:滴加酸要“足量”,因为如果样品只是部分变质(含NaOH和Na₂CO₃),滴加酸会优先和NaOH发生中和反应(无明显现象),等NaOH反应完后,酸才会和Na₂CO₃反应,若酸滴加量不足会看不到有气泡产生。

2. 碱(氢氧化钙或氢氧化钡溶液)检验法:

原理:

Na₂CO₃ +Ca(OH) ₂ =CaCO₃↓ + 2NaOH                         (有白色沉淀产生)或Na₂CO₃ +Ba(OH) ₂ =BaCO₃↓ + 2NaOH                             (有白色沉淀产生)  

步骤、现象与结论:取少量样品溶液于试管中,滴加氢氧化钙(Ca(OH)₂)溶液或氢氧化钡(Ba(OH)₂)溶液,若溶液中产生白色沉淀,则说明样品中含有Na₂CO₃,即NaOH已变质;若无明显现象,则说明NaOH没有变质。

★注意:该方法会引入新的NaOH,干扰后续成分分析,通常仅用于检验氢氧化钠是否变质。

3. 盐(氯化钙或氯化钡溶液)检验法:

原理:

Na₂CO₃ + CaCl₂ =CaCO₃↓ + 2NaCl                          (有白色沉淀产生)或 Na₂CO₃ +BaCl₂ =BaCO₃↓ + 2NaCl 

                        (有白色沉淀产生)

步骤、现象与结论:取少量样品溶液于试管中,滴加CaCl₂或BaCl₂溶液,若溶液中产生白色沉淀,则说明样品中含有Na₂CO₃,即NaOH已变质;若无明显现象,则说明NaOH没有变质。

★注意:此法是检验氢氧化钠是否变质的最佳方法之一,因为CaCl₂或BaCl₂是中性物质,不改变溶液酸碱性,且过程中只与Na₂CO₃反应不消耗NaOH,也不产生气体对后续成分分析无任何干扰。

【氢氧化钠变质程度的检验】

氢氧化钠变质程度可分为:部分变质全部变质两种情况。

       不管是部分变质还是全部变质,已确定是变质了,下一步就是探究样品中是 NaOH和Na₂CO₃的混合物(部分变质),还是只有Na₂CO₃(完全变质)。

    无论是哪种情况样品中都含有Na₂CO₃,所以样品中的Na₂CO₃无需检验,只需检验样品中是否含有NaOH即可确定样品是部分变质还是全部变质。要想检验样品中是否含有NaOH,就应先彻底除去样品中的碳酸钠(排除其对NaOH检验的干扰)。

检验方法(分析):

1. 第一步:除去样品中的碳酸钠(除尽CO₃²⁻)

向样品溶液中加入过量的CaCl₂或BaCl₂溶液,有白色沉淀产生。

 原理:

Na₂CO₃ + CaCl₂ =CaCO₃↓ + 2NaCl 

                   (有白色沉淀产生)

或 Na₂CO₃ + BaCl₂ =BaCO₃↓ + 2NaCl                       (有白色沉淀产生)

★注意:加入“过量”的BaCl₂ 或 CaCl₂ 溶液是为了确保Na₂CO₃完全反应,而生成的NaCl和过量的CaCl₂或BaCl₂都是中性,不干扰后续检验。

2. 第二步:检验NaOH是否存在(即检验OH⁻)

方法①:静置取上层清液(或过滤取滤液),滴加无色酚酞溶液,若溶液变红,则证明氢氧化钠部分变质(含有NaOH和Na₂CO₃);若溶液不变红,则证明氢氧化钠全部变质(只含Na₂CO₃)。

方法②:用玻璃棒蘸取第一步处理后的滤液,滴在pH试纸上,若pH > 7(显碱性),说明滤液中还有OH⁻,即原样品是部分变质(含有NaOH和Na₂CO₃);若pH ≈ 7,说明原样品全部变质(只含Na₂CO₃)。

完整的步骤、现象与结论(示例):取少量样品溶液于试管中向其中加入过量的CaCl₂或BaCl₂溶液,有白色沉淀产生。静置取上层清液(或过滤取滤液),滴加无色酚酞溶液,若溶液变红,则证明氢氧化钠部分变质(含有NaOH和Na₂CO₃);若溶液不变红,则证明氢氧化钠全部变质(只含Na₂CO₃)。

★注意:不能直接向样品溶液中滴加酚酞试液,看是否变红来判断是否有NaOH。因为Na₂CO₃溶液也呈碱性,也能使酚酞溶液变红。所以即使NaOH完全变质,酚酞也会变红。所以必须先将Na₂CO₃除尽(通常用BaCl₂ 或 CaCl₂ 溶液沉淀法),再检验NaOH是否存在。

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