Question

3．同学们在初中化学实验室中，发现一瓶如图所示久置的瓶口有白色固体、瓶塞丢失的无色溶液．已知原溶液可能是NaCl、NaOH或Na₂CO₃三种溶液中的一种，为确定溶液成分，同学们进行了如下探究：
（1）探究成分
①小张同学取待测液测得pH=10，他得出的溶液中一定不含有一定不是NaCl溶液．他取少量待测液于试管中，加入过量的稀HCl，看到有气泡产生，由此小张同学认为，溶液为Na₂CO₃溶液．
②小李同学对小张同学的结论提出疑问，拟进行了以下实验：取少量待测液于试管中，加入过量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，该反应方程式为BaCl₂+Na₂CO₃=BaCO₃↓+2NaCl，过滤，取滤液，（写出还需进行的操作及现象）滴加无色酚酞溶液溶液变红色．通过实验，小李认为小张结论不正确．
③同学们通过讨论认为试剂瓶原标签应该是氢氧化钠，但因吸收空气中CO₂的而变质．
（2）测定碳酸钠的浓度
取该试剂瓶中溶液50g倒入烧杯中，再向烧杯中逐滴滴加盐酸使其充分反应至无气泡产生（假设生成的二氧化碳全部逸出）．测得加入盐酸的质量与烧杯中的物质的质量关系如下表所示．

累计加入盐酸的质量/g	0	25	37.5	50
烧杯中物质的总质量/g	50	75	85.3	97.8

请你计算：
①这一测定过程中产生二氧化碳质量为2.2g．
②这一瓶试剂中碳酸钠的质量分数（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）根据氯化钠溶液呈中性，pH等于7；碳酸钠和盐酸反应产生二氧化碳；碳酸钠和氯化钡反应产生碳酸钡沉淀和氯化钠；氢氧化钠溶液显碱性等进行分析；
（2）根据表格数据的变化分析反应结合质量守恒定律计算二氧化碳的质量、根据化学方程式计算碳酸钠的质量及质量分数．

解答 解：（1）①小张同学取待测液测得pH=10，而氯化钠溶液呈中性，pH等于7，故该溶液一定不是NaCl溶液（可能是NaOH，Na₂CO₃或NaOH和Na₂CO₃的混合溶液）；
滴加稀盐酸，结论是碳酸钠，碳酸钠和盐酸反应产生二氧化碳气体，故会观察到产生气泡；
②取少量待测液于试管中，加入过量的BaCl₂溶液，生成白色沉淀，是碳酸钠和氯化钡反应产生碳酸钡沉淀和氯化钠，反应的方程式为：Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl；为验证溶液可能是氢氧化钠变质产生的碳酸钠，滴加过量的氯化钡后向上层清液中滴加无色酚酞溶液，溶液变红色或滴加硫酸铜溶液，产生蓝色沉淀（合理即可），故小张的结论不正确；
③氢氧化钠会吸收二氧化碳而变质成碳酸钠；
（2）①加入盐酸的质量在0-25g时，反应前质量=50g+25g=75g，反应后质量仍然是75g，反应前后物质质量不变，说明是氢氧化钠和稀盐酸反应；
反应产生二氧化碳的质量为：50g+50g-97.8g=2.2g；
②设碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                       2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
   x=5.3g
因此碳酸钠的质量分数为：$\frac{5.3g}{50g}$×100%=10.6%．
故答案为：（1）①一定不是NaCl溶液（可能是NaOH，Na₂CO₃或NaOH和Na₂CO₃的混合溶液）； 有气泡产生；
②反应方程式为BaCl₂+Na₂CO₃=BaCO₃↓+2NaCl，滴加无色酚酞溶液，溶液变红色或滴加硫酸铜溶液，产生蓝色沉淀（合理即可）；③CO₂；
（2）①2.2；
②10.6%．

点评 本题考查了常见物质的检验，熟练掌握碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠的化学性质，能根据所给的实验或者自己设计实验来验证它们，并熟练的写出相应的化学方程式并进行相关计算是解题的关键．