Question

1．實驗室有一瓶保存不當的試劑（如圖1所示），其殘缺的標簽中只剩下“Na”和“10%”字樣．已知它是無色液體，是初中化學常用的試劑．小華等幾位同學很感興趣，決定對其成分進行探究．
【提出問題】這瓶試劑溶質是什么？
【交流研討】根據受損標簽的情況判斷，這瓶試劑不可能是A（填字母序號）．
A． 酸      B．堿      C．鹽
【查閱資料】①初中化學常見含鈉化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃．②Na₂CO₃、NaHCO₃溶液都呈堿性．NaCl溶液呈中性．③室溫（20℃）時，4種物質的溶解度的數據如下．

物質	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度/g	36	109	215	9.6

【得出結論】小華根據試劑瓶上標注和上表溶解度數據判斷，這瓶試劑不可能是NaHCO₃．
【猜想與實驗】①可能是Na₂CO₃溶液；   ②可能是NaOH溶液；  ③可能是NaCl溶液．
（1）小亮用pH試紙測得該溶液的pH=11，他判斷該溶液不可能是NaCl
（2）小強為了確定該溶液的成分，進行了如下實驗．

操作步驟	實驗現象	結論及化學方程式
步驟一：取樣品于試管中，滴加足量稀鹽酸	產生大量的氣泡	猜想①正確． 步驟一發生反應的化學方程式是Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
步驟二：把產生的氣體，通入 足量的澄清的石灰水中	石灰水變渾濁

【質疑】小華則不同意小強的觀點，認為溶液中有Na₂CO₃還可能有NaOH．請你幫助他完成以下探究方案：

探究步驟	預計現象	結論
步驟一：取樣品于試管中，向其中滴加足量的BaCl2溶液溶液，充分反應后過濾	產生白色沉淀	溶液中既含Na2CO3，又含有NaOH
步驟二：向上述濾液中滴加酚酞試液	酚酞試液變紅色

【反思】為了防止標簽發生破損，我們在傾倒溶液時應注意：傾倒藥品時，標簽應向手心．（寫1點）
【含量計算】小明想測定樣品中NaOH的質量分數，稱取上述10g樣品溶液，逐滴加入7.3%稀鹽酸至過量，測得生成氣體質量與所加稀鹽酸質量關系如圖2所示：請回答下列問題：
①當稀鹽酸加到20g時，樣品溶液中的溶質是氯化鈉、氫氧化鈉和碳酸鈉
②求樣品溶液中NaOH的質量分數．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 【交流研討】根據酸、堿、鹽的組成特點及標簽可見部分，猜測該溶液不可能屬于哪類物質的溶液；
【得出結論】根據溶液中溶質溶解度與飽和溶液中溶質的質量分數的關系，由常溫下各物質的溶解度及該溶液中溶質質量分數，判斷溶液的可能性；
【猜想與實驗】根據提示物質的可能性，對該溶液進行猜想；
【設計并實驗】
（1）根據三種物質溶液的酸堿性及測定溶液的酸堿度的方法，對溶液的可能做出判斷；
（2）利用碳酸鈉、氫氧化鈉性質差異及所設計實驗中的現象，判斷所采取的鑒別所用試劑、現象及結論；
【質疑】由于氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液都呈堿性，因此想證明氫氧化鈉的存在，首先得先把碳酸鈉除去，因此先用氯化鈣溶液或其它的可溶性鈣鹽、可溶性鋇鹽溶液除去碳酸鈉，再用酚酞試液證明氫氧化鈉的存在；
【反思】根據傾倒液體的正確操作進行分析．
若碳酸鈉先與稀鹽酸反應，則生成的二氧化碳又會與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，所以氫氧化鈉先與稀鹽酸反應；
【含量計算】若碳酸鈉先與稀鹽酸反應，則生成的二氧化碳又會與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，所以氫氧化鈉先與稀鹽酸反應；
根據二氧化碳的質量算出碳酸鈉的質量，再用碳酸鈉的質量除以廢水的質量乘以百分之百，然后根據二氧化碳的質量計算出與碳酸鈉反應的氯化氫的質量，用氯化氫的質量除以與碳酸鈉反應的鹽酸的質量乘以本分之百．

解答 解：
【交流研討】破損標簽可見部分為鈉元素，可判斷該物質由金屬元素與酸根組成，而酸類物質由氫元素與酸根所組成，可判斷該物質不可能為酸；
【得出結論】根據常溫下碳酸氫鈉的溶液為9.6g，可判斷常溫下碳酸氫鈉的飽和溶液的溶質量分數$\frac{9.6g}{100g+9.6g}$×100%=8.8%＜10%，因此可判斷該溶液不可能為碳酸氫鈉溶液；
【猜想與實驗】除碳酸氫鈉外，該溶液可能為氯化鈉、碳酸鈉或氫氧化鈉溶液；
【設計并實驗】
（1）由于氫氧化鈉、碳酸鈉溶液都為堿性，溶液pH都大于7，但在用潔凈的玻璃棒蘸取該溶液，滴到濕潤的pH試紙上，測得pH=11，他判斷該溶液不可能是NaCl；
（2）根據碳酸鈉能與鹽酸反應放出二氧化碳而氫氧化鈉與鹽酸反應無明顯現象，因此，可推斷鑒別兩物質時所加入的試劑為稀鹽酸，碳酸鈉與鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的方程式為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，觀察有氣泡可說明該物質為碳酸鈉，把產生氣體通入澄清石灰水，石灰水會變渾濁；
【質疑】由于氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液都呈堿性，因此想證明氫氧化鈉的存在，首先得先把碳酸鈉除去，碳酸根離子與鈣離子或鋇離子能結合成沉淀，因此可先用氯化鈣溶液或其它可溶性的鈣鹽或鋇鹽溶液（氯化鋇、硝酸鈣、硝酸鋇）除去碳酸鈉，再滴入酚酞試液，酚酞試液變紅，證明氫氧化鈉的存在；
【反思】為了防止標簽發生破損，我們在傾倒溶液時應注意：傾倒藥品時，標簽應向手心．
【含量計算】若碳酸鈉先與稀鹽酸反應，則生成的二氧化碳又會與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，所以氫氧化鈉先與稀鹽酸反應，方程式是：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；當稀鹽酸加到20g時，樣品溶液中的溶質是氯化鈉、氫氧化鈉和碳酸鈉；
由圖示可知生成二氧化碳的質量為4.4g；
設生成4.4g二氧化碳需要碳酸鈉的質量為x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                     2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g        
樣品中氫氧化鈉的質量：10g-5.3g=4.7g；
樣品溶液中NaOH的質量分數=$\frac{4.7g}{10g}×$100%=47%
答案：
【交流研討】A；
【得出結論】NaHCO₃；
【猜想與實驗】①Na₂CO₃；
（1）NaCl；
（2）

操作步驟	實驗現象	結論及化學方程式
步驟一：取樣品于試管中，滴加足量 稀鹽酸	產生大量的氣泡	猜想①正確． 步驟一發生反應的化學方程式是 Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
步驟二：把產生的氣體，通入 足量的澄清的石灰水中	石灰水變渾濁

【質疑】

探究步驟	預計現象	結論
步驟一：取樣品于試管中，向其中滴加足量的 BaCl2溶液溶液，充分反應后過濾	產生白色沉淀	溶液中既含Na2CO3，又含有NaOH
步驟二：向上述濾液中滴加酚酞試液	酚酞試液變 紅色

【反思】傾倒藥品時，標簽應向手心．
【含量計算】①氯化鈉、氫氧化鈉和碳酸鈉；②47%．

點評 本題綜合利用了物質的組成、物質的溶解性、溶液的酸堿性及物質的變化規律對未知物質進行鑒別，注意要證明氫氧化鈉的存在，須先加入中性鹽溶液將碳酸鈉轉化成沉淀除去，能夠體現學生運用化學知識分析問題、解決問題的能力．