Question

19．某化學興趣小組同學用實驗室中一瓶久置的NaOH固體做了以下實驗：先稱取13.3g NaOH樣品（雜質為Na2CO₃），配成溶液，然后向溶液中逐滴加入濃度為4mol/L的鹽酸，再根據生成CO₂的體積計算出Na₂CO₃的質量，從而進一步計算出樣品中變質NaOH的質量?
請回答下列問題：
（1）該實驗的目的是測定NaOH的變質程度?
（2）已知20℃時，Na₂CO₃溶解度為21.7g，NaOH溶解度為108.3g?
若要將所稱取的樣品恰好溶解，最多需要蒸餾水61.3 g，溶解樣品所需的儀器是燒杯?玻璃棒?量筒?
（3）實驗測得加入鹽酸的體積與產生CO₂的體積（標準狀況）關系如圖所示：
則13.3g 該樣品中未變質的NaOH的質量為8.00g；NaOH的變質程度為33.3% （用質量分數表示）；與NaOH反應消耗的鹽酸體積為50.0mL?
（4）根據“與NaOH反應消耗鹽酸的體積”，并對照上述圖象，他們從實驗中還發(fā)現了什么問題？NaOH被鹽酸中和后繼續(xù)滴加鹽酸未立即產生氣體，并由此得出了什么結論？碳酸根離子與鹽酸的反應是分步進行的?

Answer 1

分析 （1）依據題干：計算出樣品中變質NaOH的質量可知實驗目的；
（2）已知20℃時，Na₂CO₃溶解度為21.7g，NaOH溶解度為108.3g，所以依據碳酸鈉的溶解度計算需要水的質量；溶解固體需要的儀器：燒杯、玻璃杯、量筒；
（3）根據鹽酸與碳酸鈉反應的化學方程式和生成的二氧化碳的質量，列出比例式，就可計算出該樣品中Na₂CO₃的質量，進而計算氫氧化鈉的質量和變質程度；
（4）依據圖象可知，NaOH被鹽酸中和后繼續(xù)滴加鹽酸未立即產生氣體，可知碳酸根離子與鹽酸反應，先生成碳酸氫根離子，碳酸氫根離子再與鹽酸反應生成二氧化碳，據此分析．

解答 解：（1）依據題干可知，實驗目的為：測定NaOH的變質程度；
故答案為：測定NaOH的變質程度；
（2）已知20℃時，Na₂CO₃溶解度為21.7g，NaOH溶解度為108.3g?
若要將所稱取的樣品恰好溶解，設最多需要蒸餾水mg，則：21.7：100=13.3：m，解得m=61.3g；溶解固體需要的儀器：燒杯、玻璃杯、量筒；
故答案為：61.3； 燒杯?玻璃棒?量筒；
（3）設該樣品中Na₂CO₃的質量是x，
2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       106            44
        x            2.2g
∴106：44=x：2.2g，
解之得：x=5.3g．
故答案為：5.3g；
NaOH的質量=13.3g-5.3g=8g，
則由碳酸鈉的質量為5.3g，設反應的氫氧化鈉的質量為z
2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O
80                  106
z                    5.3g
$\frac{80}{z}$=$\frac{106}{5.3}$，解：z=4g，變質程度為：$\frac{4g}{13.3-5.3+4}$×100%=33.3%；
氫氧化鈉物質的量為：$\frac{8g}{40g/mol}$=0.2mol，依據HCl～NaOH，可知消耗鹽酸的物質的量為：0.2mol，與NaOH反應消耗的鹽酸體積為：$\frac{0.2mol}{4mol/L}$=0.05L，即50mL；
故答案為：8.00g； 33.3%； 50.0；
（4）依據圖象可知，NaOH被鹽酸中和后繼續(xù)滴加鹽酸未立即產生氣體，可知碳酸根離子與鹽酸反應，先生成碳酸氫根離子，碳酸氫根離子再與鹽酸反應生成二氧化碳，得出結論：碳酸根離子與鹽酸的反應是分步進行的；
故答案為：NaOH被鹽酸中和后繼續(xù)滴加鹽酸未立即產生氣體；碳酸根離子與鹽酸的反應是分步進行的．

點評 本題難度較大，主要考查了通過圖象分析有價值的數據，然后根據化學方程式進行有關量的計算，培養(yǎng)學生的分析能力和解決問題的能力．