Question

3．在一堂化學實驗課上，老師為每組同學分別提供了一瓶氫氧化鈉溶液，讓他們用7.3%的稀鹽酸來測定其溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．以下是幾組同學的設想及做法：

（1）甲組同學的實驗如圖1所示：在燒杯中加入20g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，至溶液顏色恰好變?yōu)闊o色為止．
請回答：
①酚酞溶液的作用是指示劑幫助判斷反應的發(fā)生；
②邊滴加稀鹽酸，邊要用玻璃棒不斷攪拌的目的是加快反應速度．
③當溶液恰好變?yōu)闊o色時，共用去稀鹽酸10g，則甲組這瓶氫氧化鈉溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為4%．
（2）乙組同學的設想是：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，通過用pH試紙多次測定溶液pH的辦法，達到實驗目的．
①下列使用pH試紙的方法正確的是AD（填字母）．
A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用
B．將pH試紙直接插入待測液中
C．將pH試紙潤濕后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上
D．將pH試紙放在白色點滴板上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上
②由于用pH試紙需多次測定較繁瑣，且所測數(shù)值不夠精確．在老師指導下，乙組同學取了20g氫氧化鈉溶液進行了數(shù)字化實驗，由計算機描繪出了整個實驗過程中溶液pH的變化圖象（圖2）．
請回答：圖2中a點表示的含義是恰好完全反應；b點溶液中含有的陽離子有H⁺和Na⁺（填離子符號）；③乙組同學要計算出本組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)除了用到已有數(shù)據(jù)外，你認為還需要補充的數(shù)據(jù)是稀鹽酸的密度．
（3）丙組同學在滴加稀鹽酸一段時間后，發(fā)現(xiàn)溶液中有少量氣泡產(chǎn)生．
①這一“異�，F(xiàn)象”激起了他們的探究欲望，通過實驗證明：該組用的這瓶氫氧化鈉溶液已經(jīng)部分變質(zhì)．請用化學方程式表示其變質(zhì)的原因CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；若要除去溶液中變質(zhì)生成的雜質(zhì)，可加入適量Ca（OH）₂或Ba（OH）₂溶液（填化學式）后，再過濾．
②丙組同學繼續(xù)實驗探究變質(zhì)溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，取該溶液樣品100g滴入稍過量的氯化鋇溶液50g充分反應，得到的數(shù)據(jù)如圖3，求變質(zhì)溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)
（計算結(jié)果小數(shù)點后保留一位）．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)酚酞遇堿性溶液變紅，可以用來檢驗酸堿是否發(fā)生中和反應；
②根據(jù)玻璃棒的作用分析回答；
③根據(jù)氫氧化鈉與鹽酸的反應，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)量分數(shù)；
（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點溶液中的陽離子；由鹽酸的體積和密度可求出鹽酸的質(zhì)量．
（3）①根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳的反應寫出氫氧化鈉變質(zhì)的方程式，根據(jù)碳酸鈉的性質(zhì)分析設計除去碳酸鈉的實驗方案；②根據(jù)生成碳酸鋇的質(zhì)量計算碳酸鈉的質(zhì)量，進一步求變質(zhì)溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）①酚酞遇堿性溶液變紅，酚酞溶液的作用是：判斷反應是否恰好完成；
②在中和反應過程中，邊滴加稀鹽酸，邊要用玻璃棒不斷攪拌的目的是：使反應物充分接觸，完全反應；
③鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為：7.3%×10g=0.73g
設氫氧化鈉的質(zhì)量為x
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
x    0.73g
$\frac{40}{x}=\frac{36.5}{0.73g}$
解得：x=0.8g
甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{0.8g}{20g}$×100%=4%；
（2）①A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用，方法正確；
B．將pH試紙直接插入待測液中，會污染試劑，方法錯誤；
C．將pH試紙潤濕后，測得堿液的pH偏小，方法錯誤；
D．將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，方法正確；
②由溶液pH的變化圖象可知，在a點時，溶液的pH等于7，說明了氫氧化鈉和鹽酸恰好中和；在b點時，溶液呈酸性，氫氧化鈉全部與鹽酸反應生成了氯化鈉，溶液中還有剩余的鹽酸．所以溶液中的陽離子是：Na⁺、H⁺；要求氫氧化鈉溶液的質(zhì)量質(zhì)量分數(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）①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，反應的方程式是：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．由于碳酸鈉能與氫氧化鈣反應生成了氫氧化鈉和碳酸鈣，既除去了雜質(zhì)碳酸鈉，又沒有引入新的雜質(zhì)．所以，要除去溶液中變質(zhì)生成的雜質(zhì)，實驗方案是：加適量澄清石灰水，過濾．
②設碳酸鈉的質(zhì)量為y
BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl
       106    197
       x      5.91g
$\frac{106}{x}=\frac{197}{5.91g}$
x=3.18g
變質(zhì)溶液中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{3.18g}{100g}$×100%═3.2%．
故答案為：（1）指示劑幫助判斷反應的發(fā)生； 加快反應速度；  4%；
（2）AD；   恰好完全反應；  H⁺和Na⁺；  稀鹽酸的密度
（3）①CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；  Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；
②3.2%．

點評 本題是考查中和反應過程中溶液pH的變化情況的，我們要知道向酸中加堿和向堿中加酸時，溶液pH的變化趨向．明確不同指示劑的變色范圍．