小芳在实验室取用氢氧化钠时,发现上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘记盖瓶盖。小芳与其他同学在化学老师的指导下,一起对该瓶氢氧化钠溶液开展了以下探究活动。
【提出问题】该瓶氢氧化钠溶液是否变质? 溶质的成分是什么?
【猜想与假设】
猜想Ⅰ:该溶液没有变质,溶质为NaOH;
猜想Ⅱ:该溶液完全变质,溶质为Na₂CO₃;
猜想Ⅲ:该溶液部分变质,溶质为。
【实验探究】小芳取少量该溶液于试管中,滴加少量稀盐酸,发现没有气泡,由此认为这瓶氢氧化钠溶液没有变质,猜想Ⅰ正确。
小婷认为小芳所用的方法不严谨,并在小芳实验的基础上稍加改进,确认该氢氧化钠溶液已经变质,猜想Ⅰ不正确。则小婷改进后的操作是。
【深入探究】为了进一步探究该溶液的变质程度以及溶质的成分,小燕设计了以下实验方案。请你帮助她完成下列实验报告:
| 实验 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
| --- | --- | --- | --- |
| ① | 取少量样品于试管中,滴加足量CaCl₂溶液 | 有白色沉淀生成 | 溶质有Na₂CO₃ |
| ② | 取实验①的少量上层清液,滴加几滴无色酚酞试液 | 溶液变红 | 猜想正确 |
【交流与讨论】
(1)小红提出实验①也可以用Ca(OH)₂代替CaCl₂溶液,但小芳认为小红的方案是错误的,她的理由是。
(2)下列物质能用于代替实验②中的无色酚酞得出正确实验结论的物质有(填字母)。
a. CO₂ b. CuSO₄ c. MgCl₂ d. HCl
【反思应用】
(1)氢氧化钠要保存。
(2)设计和分析实验时,要充分考虑反应物的量和生成物等因素对实验结论的干扰。
(3)将实验①中过滤得到的滤渣洗涤、干燥、称量,得到滤渣的质量为1 g,则所取样品中含碳酸钠的质量为g。

解析:【猜想与假设】氢氧化钠吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠而变质,结合猜想Ⅰ、Ⅱ可知,猜想Ⅲ:该溶液部分变质,溶质为NaOH、Na₂CO₃。【实验探究】如果氢氧化钠部分变质,滴加少量稀盐酸,盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,也会没有气泡,由此认为小芳所用的方法不严谨;加入过量稀盐酸,过量稀盐酸会和碳酸钠反应生成二氧化碳气体,如果有气体生成说明有碳酸钠,猜想Ⅰ不正确。故改进后的操作是取少量该溶液于试管中,滴加过量稀盐酸,发现有气泡生成。【深入探究】碳酸钠和氢氧化钠溶液均呈碱性,都能使酚酞试液变红色,要证明氢氧化钠的存在,可以首先加入过量氯化钙将碳酸钠转化为沉淀,排除对氢氧化钠鉴定的干扰。①取少量样品于试管中,滴加足量CaCl₂溶液,氯化钙和碳酸钠生成碳酸钙沉淀和氯化钠,有白色沉淀生成,证明溶质有Na₂CO₃;②取实验①的少量上层清液,滴加几滴无色酚酞试液,溶液变红色,说明存在氢氧化钠,故猜想Ⅲ正确。【交流与讨论】(1)氢氧化钙和碳酸钠反应生成的氢氧化钠也会使酚酞试液变红色,干扰了原氢氧化钠的鉴定,故不能用Ca(OH)₂代替CaCl₂溶液。(2)实验①得到的溶液中溶质一定存在生成的氯化钠、过量的氯化钙,需要证明的是氢氧化钠存在与否。CO₂和氯化钠、氯化钙不反应;CO₂和氢氧化钠反应生成碳酸钠,生成的碳酸钠会和氯化钙反应生成白色沉淀,故可以检验氢氧化钠的存在,a正确;CuSO₄和氯化钠、氯化钙不反应,和氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,可以检验氢氧化钠的存在,b正确;MgCl₂和氯化钠、氯化钙不反应,和氢氧化钠反应生成氢氧化镁白色沉淀,可以检验氢氧化钠的存在,c正确;HCl和氯化钠、氯化钙不反应,和氢氧化钠反应无明显现象,不可以检验氢氧化钠的存在,d错误。【反思应用】(1)氢氧化钠会吸收空气中的二氧化碳变质,故要密封保存。(3)反应前后元素种类、质量不变;将实验①中过滤得到的滤渣洗涤、干燥、称量,得到滤渣碳酸钙的质量为1 g,碳酸钙与样品中碳酸钠所含碳酸根离子的质量相同,则所取样品中含碳酸钠的质量为 1 g×$\frac{12+16×3}{100}$×100%÷$(\frac{12+16×3}{106}×100\%)$=1.06 g。