Question

11．在一堂化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，老師為每組同學(xué)分別提供了一瓶氫氧化鈉溶液，讓他們用7.3%的稀鹽酸來(lái)測(cè)定其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．以下是幾組同學(xué)的設(shè)想及做法：
（1）甲組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)如圖1所示：在燒杯中加入16g氫氧化鈉溶液，滴入幾滴酚酞溶液，用滴管慢慢滴入7.3%的稀鹽酸，并不斷攪拌，當(dāng)觀察到現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明它們之間發(fā)生了中和反應(yīng)，且恰好完全反應(yīng)．當(dāng)溶液顏色恰好變?yōu)闊o(wú)色時(shí)，共用去了稀鹽酸20g．

試計(jì)算：
①則甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%？（以下兩小題必須寫(xiě)出完整的計(jì)算過(guò)程）．
②試列式計(jì)算說(shuō)明將該反應(yīng)后的溶液轉(zhuǎn)化為20℃時(shí)飽和溶液的一種簡(jiǎn)單方法（計(jì)算結(jié)果精確到0.1g）．已知：20℃時(shí)氯化鈉的溶解度為36.0g．
（2）乙組同學(xué)的設(shè)想是：在燒杯中加入一定量的氫氧化鈉溶液，用滴管慢慢滴入7.3%的稀鹽酸，并不斷攪拌，通過(guò)用pH試紙多次測(cè)定溶液pH的辦法，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />①下列使用pH試紙的方法正確的是AC（填字母）．
A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用B．將pH試紙直接插入待測(cè)液中
C．將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液滴在pH試紙上
D．將pH試紙潤(rùn)濕后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液滴在pH試紙上
②由于用pH試紙需多次測(cè)定，較繁瑣，且所測(cè)數(shù)值不夠精確．在老師指導(dǎo)下，乙組同學(xué)取了5g氫氧化鈉溶液進(jìn)行了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，由計(jì)算機(jī)描繪出了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液pH的變化圖象（簡(jiǎn)單表示為圖2）．
請(qǐng)回答：圖2中a點(diǎn)表示的含義是氫氧化鈉與鹽酸恰好完全反應(yīng)；b點(diǎn)溶液中含有的陽(yáng)離子有Na⁺、H⁺（填離子符號(hào)）．
（3）丙組同學(xué)在滴加稀鹽酸一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)溶液中有少量氣泡產(chǎn)生．這一“異�，F(xiàn)象”激起了他們的探究欲望，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明：該組用的這瓶氫氧化鈉溶液已經(jīng)部分變質(zhì)．
請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其變質(zhì)的原因CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；若要除去溶液中變質(zhì)生成的雜質(zhì)，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出你的實(shí)驗(yàn)方案：加適量的氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液），過(guò)濾．
（4）①圖3是氫氧化鈉溶液與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)的微觀示意圖，
根據(jù)如圖回答下列問(wèn)題：該中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)可以表示為氫離子+氫氧根離子→水．
②將稀鹽酸逐滴勻速加入一定量的稀氫氧化鈉溶液中，用數(shù)字化儀器對(duì)反應(yīng)過(guò)程中溶液的溫度、pH進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定，得到的曲線如圖4、圖5所示．
由圖4、圖5可知，稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液恰好反應(yīng)依據(jù)是溶液溫度升高、溶液pH由大于7降至小于7．
（5）中和反應(yīng)不一定有有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生．對(duì)于某些有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的中和反應(yīng)，如稀硫酸與氫氧化鋇溶液的反應(yīng)，只要將稀硫酸滴加到氫氧化鋇溶液中，觀察到產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象，就可說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)，由鹽酸溶質(zhì)的質(zhì)量求出氫氧化鈉的質(zhì)量，再求出氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；②根據(jù)20℃是氯化鈉的溶解度，結(jié)合溶液中含有的氯化鈉質(zhì)量分析使其轉(zhuǎn)化為20℃時(shí)的飽和溶液的方法．
（2）①根據(jù)pH試紙使用方法分析判斷；
②根據(jù)溶液pH的變化圖象的意義，分析a的含義、b點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)；由鹽酸的體積和密度可求出鹽酸的質(zhì)量．
（3）根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)寫(xiě)出氫氧化鈉變質(zhì)的方程式，根據(jù)碳酸鈉的性質(zhì)分析設(shè)計(jì)除去碳酸鈉的實(shí)驗(yàn)方案．
（4）顯酸性的溶液不能使酚酞試液變色，顯堿性的溶液能使酚酞試液變紅色；
稀鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)放出熱量；
氫氧化鈉溶液顯堿性，pH大于7，當(dāng)不斷加入稀鹽酸時(shí)，由于發(fā)生中和反應(yīng)，溶液的堿性減弱，pH減小，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時(shí)，pH等于7，繼續(xù)加入稀鹽酸時(shí)，溶液顯酸性，pH小于7；
（5）氫氧化鋇和稀硫酸反應(yīng)生成白色沉淀硫酸鋇和水．

解答 解：（1）①酚酞遇堿性溶液變紅，酚酞溶液的作用是：判斷反應(yīng)是否恰好完成；
②在中和反應(yīng)過(guò)程中，邊滴加稀鹽酸，邊要用玻璃棒不斷攪拌的目的是：使反應(yīng)物充分接觸，完全反應(yīng)；
③鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為：20g×7.3%=1.46g
設(shè)氫氧化鈉的質(zhì)量為x，生成氯化鈉的質(zhì)量為y
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40      36.5    58.5
x       1.46g     y
$\frac{40}{x}=\frac{36.5}{1.46g}$=$\frac{58.5}{y}$
 解得：x=1.6g
y≈2.3g
甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.6g}{16}$×100%=10%
②由于該溶液在20℃時(shí)不飽和所以可采用加溶質(zhì)的簡(jiǎn)便辦法使其轉(zhuǎn)化成飽和溶液，原溶液質(zhì)量是20g+16g=36g；
設(shè)加入溶質(zhì)的質(zhì)量是z，則有
$\frac{36g}{100g+36g}=\frac{2.3g+z}{36g+z}$
z≈9.8g
（2）①A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用，方法正確；
B．將pH試紙直接插入待測(cè)液中，會(huì)污染試劑，方法錯(cuò)誤；
C．將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液滴在pH試紙上，方法正確；
D．將pH試紙潤(rùn)濕后，測(cè)得堿液的pH偏小，方法錯(cuò)誤；
②由溶液pH的變化圖象可知，在a點(diǎn)時(shí)，溶液的pH等于7，說(shuō)明了氫氧化鈉和鹽酸恰好中和；在b點(diǎn)時(shí)，溶液呈酸性，氫氧化鈉全部與鹽酸反應(yīng)生成了氯化鈉，溶液中還有剩余的鹽酸．所以溶液中的陽(yáng)離子是：Na⁺、H⁺；要求氫氧化鈉溶液的質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)，須知鹽酸的質(zhì)量，由題中的條件可知，還需要的數(shù)據(jù)是稀鹽酸的密度．
（3）氫氧化鈉變質(zhì)的原因是氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，反應(yīng)的方程式是：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．由于碳酸鈉能與氫氧化鈣反應(yīng)生成了氫氧化鈉和碳酸鈣，既除去了雜質(zhì)碳酸鈉，又沒(méi)有引入新的雜質(zhì)．所以，要除去溶液中變質(zhì)生成的雜質(zhì)，實(shí)驗(yàn)方案是：加適量的氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液），過(guò)濾；反應(yīng)方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（4）①在盛有稀氫氧化鈉溶液的燒杯中，滴加2～3滴酚酞試液，用膠頭滴管吸取稀鹽酸逐滴加入到上述燒杯中，邊滴邊用玻璃棒攪拌，當(dāng)觀察到溶液由紅色變成無(wú)色時(shí)，說(shuō)明它們之間發(fā)生了中和反應(yīng)，且恰好完全反應(yīng)；中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：氫離子+氫氧根離子→水；
②由圖1、圖2可知，稀鹽酸與稀氫氧化鈉已發(fā)生中和反應(yīng)的判斷依據(jù)是溶液溫度升高；溶液pH由大于7降至小于7．
（5）將稀硫酸滴加到氫氧化鋇溶液中時(shí)，能夠觀察到產(chǎn)生白色沉淀，就可說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
故填：產(chǎn)生白色沉淀；Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
答案：
（1）①10%；②9.8g；
（2）①AC；②氫氧化鈉與鹽酸恰好完全反應(yīng)；Na⁺、H⁺；
（3）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；加適量的氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液），過(guò)濾；
（4）①氫離子+氫氧根離子→水；②溶液溫度升高；溶液pH由大于7降至小于7．
（5）產(chǎn)生白色沉淀；Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題是考查中和反應(yīng)過(guò)程中溶液pH的變化情況的，我們要知道向酸中加堿和向堿中加酸時(shí)，溶液pH的變化趨向．明確不同指示劑的變色范圍．