Question

2．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)“滅火器原理”后，設(shè)計(jì)了如圖1所示實(shí)驗(yàn)，并對(duì)反應(yīng)后瓶中殘留廢液進(jìn)行探究．

【提出問(wèn)題】廢液中所含溶質(zhì)是什么？
【猜想與建設(shè)】
猜想1：廢液中的溶質(zhì)可能是NaCl、Na₂CO₃和HCl．
猜想2：廢液中的溶質(zhì)只有氯化鈉．
猜想3：廢液中的溶質(zhì)是NaCl和HCl．
猜想4：廢液中的溶質(zhì)是NaCl、Na₂CO₃．
【討論與交流】小明認(rèn)為猜想1是錯(cuò)誤的，他的理由是Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑（用化學(xué)方程式表示）．
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】
（1）為驗(yàn)證猜想2，小強(qiáng)同學(xué)取少量廢液裝入試管中，然后滴入AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，滴加稀硝酸沉淀不溶解，生成白色沉淀的化學(xué)方程式為NaCl+AgNO₃=AgCl↓+NaNO₃．于是小強(qiáng)認(rèn)為猜想2正確．小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)不能（填“能”或“不能”）驗(yàn)證猜想2的正確性，原因是稀鹽酸能與硝酸銀生成了不溶于稀硝酸的白色沉淀．
（2）小麗為驗(yàn)證猜想3，選用碳酸鈉做試劑．若猜想3是正確的，驗(yàn)證時(shí)反應(yīng)的現(xiàn)象為有氣泡產(chǎn)生．
（3）若驗(yàn)證猜想4是否正確，下列試劑中可選用的有②③（填序號(hào)）．
①氫氧化鈉溶液   ②氯化鈣溶液   ③稀鹽酸   ④氯化鉀溶液
（4）經(jīng)過(guò)同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想3是正確的．他們還想確定廢液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，于是取了100g廢液，向其中逐滴加入10%的氫氧化鈉溶液，并用pH計(jì)測(cè)定溶液的pH值，繪制了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液的pH值隨氫氧化鈉溶液的質(zhì)量變化關(guān)系圖（如圖2），請(qǐng)計(jì)算：該廢液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】考慮反應(yīng)物是否過(guò)量，推測(cè)廢液中的溶質(zhì)；
【討論與交流】根據(jù)碳酸鈉能和稀鹽酸反應(yīng)，因此碳酸鈉和稀鹽酸不能共存進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】（1）根據(jù)氯化鈉與硝酸銀反應(yīng)生成氯化銀沉淀和硝酸鈉進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉與稀鹽酸的反應(yīng)寫(xiě)出反應(yīng)的現(xiàn)象；
（3）根據(jù)哪些物質(zhì)與NaCl、Na₂CO₃反應(yīng)進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)會(huì)生成氯化鈉、水和二氧化碳，然后結(jié)合題中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解答．

解答 解：【猜想與假設(shè)】猜想2：當(dāng)碳酸鈉能和稀鹽酸恰好反應(yīng)時(shí)，溶液中的溶質(zhì)只有氯化鈉；
【討論與交流】小明認(rèn)為猜想1無(wú)需驗(yàn)證就知道是錯(cuò)誤的，他的理由是：在溶液中Na₂CO₃和HCl不能共存，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】（1）小強(qiáng)同學(xué)取少量廢液裝入試管中，然后滴入AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，滴加稀硝酸沉淀不溶解，化學(xué)方程式為：NaCl+AgNO₃=AgCl↓+NaNO₃，小強(qiáng)認(rèn)為猜想2正確，由于稀鹽酸能與硝酸銀生成了不溶于稀硝酸的白色沉淀，所以小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)不能驗(yàn)證猜想2的正確性；
（2）由于碳酸鈉能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的方程式是：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，若猜想3是正確的，驗(yàn)證時(shí)反應(yīng)的現(xiàn)象為有氣泡產(chǎn)生；
（3）考慮哪些物質(zhì)與NaCl、Na₂CO₃反應(yīng)，故為驗(yàn)證猜想4成立，選擇了2種不同類(lèi)別的物質(zhì)，它們可以是：稀鹽酸、氯化鈣溶液，因?yàn)镹a₂CO₃與稀鹽酸、氯化鈣溶液反應(yīng)的現(xiàn)象分別為有是澄清石灰水變渾濁的氣體生成、有白色沉淀生成；
（4）設(shè)參加反應(yīng)的HCl是x，所以
 NaOH+HCl═NaCl+H₂O
  40   36.5
80g×10% x
  $\frac{40}{80g×10%}$=$\frac{36.5}{x}$
   x=7.3g
所以廢液中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{7.3g}{100g}$×100%=7.3%．
故答案為：
【猜想與假設(shè)】氯化鈉；
【討論與交流】Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】
（1）NaCl+AgNO₃=AgCl↓+NaNO₃，不能，稀鹽酸能與硝酸銀生成了不溶于稀硝酸的白色沉淀；
（2）有氣泡產(chǎn)生；
（3）②③；
（4）7.3%．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．