Question

12．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1%的稀鹽酸來測定其溶質的質量分數．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5g氫氧化鈉溶液，滴入幾滴酚酞溶液，用滴管慢慢滴入1%的稀鹽酸，并不斷攪拌，至溶液顏色恰好變為無色為止．

請回答：
①酚酞溶液的作用是判斷反應是否恰好完成．
②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當溶液顏色恰好變為無色時，共用去了稀鹽酸7.3g；則甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為1.6%（寫出計算過程，結果用百分數表示）．
（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1%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AC（填字母）．
A．將pH試紙剪成幾段節約使用
B．將pH試紙直接插入待測液中
C．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
D．將pH試紙潤濕后放在玻璃片上，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，且所測數值不夠精確．在老師指導下，乙組同學取了5g氫氧化鈉溶液進行了數字化實驗，由計算機描繪出了整個實驗過程中溶液pH的變化圖象（簡單表示為如圖2所示）．
請回答：圖中a點表示的含義是恰好中和；b點溶液中含有的陽離子有Na⁺、H⁺（填離子符號）；乙組同學要計算出本組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數，除了要用到已有數據外，你認為還需要的數據是稀鹽酸的密度．
（3）丙組同學在滴加稀鹽酸一段時間后，發現溶液中有少量氣泡產生．這一“異常現象”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部分變質．
請用化學方程式表示其變質的原因CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；若要除去溶液中變質生成的雜質，請簡要寫出你的實驗方案：加適量澄清石灰水，過濾．

Answer 1

分析 （1）①根據酚酞遇堿性溶液變紅，可以用來檢驗酸堿是否發生中和反應；
②根據玻璃棒的作用分析回答；
③根據氫氧化鈉與鹽酸的反應，由鹽酸溶質的質量求出氫氧化鈉的質量，再求出氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數；
（2）①根據pH試紙使用方法分析判斷；
②根據溶液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量．
（3）根據氫氧化鈉與二氧化碳的反應寫出氫氧化鈉變質的方程式，根據碳酸鈉的性質分析設計除去碳酸鈉的實驗方案．

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鹽酸中溶質的質量為：7.3g×1%=0.073g
設氫氧化鈉的質量為x
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
x    0.073g
$\frac{40}{x}=\frac{36.5}{0.073g}$
   解得：x=0.08g
甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為：$\frac{0.08g}{5g}×100%$=1.6%
（2）①A．將pH試紙剪成幾段節約使用，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；
D．將pH試紙潤濕后，測得堿液的pH偏小，方法錯誤；
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量質量分數，須知鹽酸的質量，由題中的條件可知，還需要的數據是稀鹽酸的密度．
（3）氫氧化鈉變質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，既除去了雜質碳酸鈉，又沒有引入新的雜質．所以，要除去溶液中變質生成的雜質，實驗方案是：加適量澄清石灰水，過濾．
故答為：（1）①判斷反應是否恰好完成；②使反應物充分接觸，完全反應（或使反應物充分接觸，加快反應等）；③1.6%；
（2）①AC，②恰好中和，Na⁺、H⁺；稀鹽酸的密度；（3）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；加適量澄清石灰水（或氫氧化鋇溶液），過濾．

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．