Question

1．实验室有一瓶保存不当的试剂（如图1所示），其残缺的标签中只剩下“Na”和“10%”字样．已知它是无色液体，是初中化学常用的试剂．小华等几位同学很感兴趣，决定对其成分进行探究．
【提出问题】这瓶试剂溶质是什么？
【交流研讨】根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是A（填字母序号）．
A． 酸      B．碱      C．盐
【查阅资料】①初中化学常见含钠化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃．②Na₂CO₃、NaHCO₃溶液都呈碱性．NaCl溶液呈中性．③室温（20℃）时，4种物质的溶解度的数据如下．

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

【得出结论】小华根据试剂瓶上标注和上表溶解度数据判断，这瓶试剂不可能是NaHCO₃．
【猜想与实验】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试纸测得该溶液的pH=11，他判断该溶液不可能是NaCl
（2）小强为了确定该溶液的成分，进行了如下实验．

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
步骤一：取样品于试管中，滴加足量稀盐酸	产生大量的气泡	猜想①正确． 步骤一发生反应的化学方程式是Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
步骤二：把产生的气体，通入 足量的澄清的石灰水中	石灰水变浑浊

【质疑】小华则不同意小强的观点，认为溶液中有Na₂CO₃还可能有NaOH．请你帮助他完成以下探究方案：

探究步骤	预计现象	结论
步骤一：取样品于试管中，向其中滴加足量的BaCl2溶液溶液，充分反应后过滤	产生白色沉淀	溶液中既含Na2CO3，又含有NaOH
步骤二：向上述滤液中滴加酚酞试液	酚酞试液变红色

【反思】为了防止标签发生破损，我们在倾倒溶液时应注意：倾倒药品时，标签应向手心．（写1点）
【含量计算】小明想测定样品中NaOH的质量分数，称取上述10g样品溶液，逐滴加入7.3%稀盐酸至过量，测得生成气体质量与所加稀盐酸质量关系如图2所示：请回答下列问题：
①当稀盐酸加到20g时，样品溶液中的溶质是氯化钠、氢氧化钠和碳酸钠
②求样品溶液中NaOH的质量分数．（写出计算过程）

Answer 1

分析 【交流研讨】根据酸、碱、盐的组成特点及标签可见部分，猜测该溶液不可能属于哪类物质的溶液；
【得出结论】根据溶液中溶质溶解度与饱和溶液中溶质的质量分数的关系，由常温下各物质的溶解度及该溶液中溶质质量分数，判断溶液的可能性；
【猜想与实验】根据提示物质的可能性，对该溶液进行猜想；
【设计并实验】
（1）根据三种物质溶液的酸碱性及测定溶液的酸碱度的方法，对溶液的可能做出判断；
（2）利用碳酸钠、氢氧化钠性质差异及所设计实验中的现象，判断所采取的鉴别所用试剂、现象及结论；
【质疑】由于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液都呈碱性，因此想证明氢氧化钠的存在，首先得先把碳酸钠除去，因此先用氯化钙溶液或其它的可溶性钙盐、可溶性钡盐溶液除去碳酸钠，再用酚酞试液证明氢氧化钠的存在；
【反思】根据倾倒液体的正确操作进行分析．
若碳酸钠先与稀盐酸反应，则生成的二氧化碳又会与氢氧化钠反应生成碳酸钠，所以氢氧化钠先与稀盐酸反应；
【含量计算】若碳酸钠先与稀盐酸反应，则生成的二氧化碳又会与氢氧化钠反应生成碳酸钠，所以氢氧化钠先与稀盐酸反应；
根据二氧化碳的质量算出碳酸钠的质量，再用碳酸钠的质量除以废水的质量乘以百分之百，然后根据二氧化碳的质量计算出与碳酸钠反应的氯化氢的质量，用氯化氢的质量除以与碳酸钠反应的盐酸的质量乘以本分之百．

解答 解：
【交流研讨】破损标签可见部分为钠元素，可判断该物质由金属元素与酸根组成，而酸类物质由氢元素与酸根所组成，可判断该物质不可能为酸；
【得出结论】根据常温下碳酸氢钠的溶液为9.6g，可判断常温下碳酸氢钠的饱和溶液的溶质量分数$\frac{9.6g}{100g+9.6g}$×100%=8.8%＜10%，因此可判断该溶液不可能为碳酸氢钠溶液；
【猜想与实验】除碳酸氢钠外，该溶液可能为氯化钠、碳酸钠或氢氧化钠溶液；
【设计并实验】
（1）由于氢氧化钠、碳酸钠溶液都为碱性，溶液pH都大于7，但在用洁净的玻璃棒蘸取该溶液，滴到湿润的pH试纸上，测得pH=11，他判断该溶液不可能是NaCl；
（2）根据碳酸钠能与盐酸反应放出二氧化碳而氢氧化钠与盐酸反应无明显现象，因此，可推断鉴别两物质时所加入的试剂为稀盐酸，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，观察有气泡可说明该物质为碳酸钠，把产生气体通入澄清石灰水，石灰水会变浑浊；
【质疑】由于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液都呈碱性，因此想证明氢氧化钠的存在，首先得先把碳酸钠除去，碳酸根离子与钙离子或钡离子能结合成沉淀，因此可先用氯化钙溶液或其它可溶性的钙盐或钡盐溶液（氯化钡、硝酸钙、硝酸钡）除去碳酸钠，再滴入酚酞试液，酚酞试液变红，证明氢氧化钠的存在；
【反思】为了防止标签发生破损，我们在倾倒溶液时应注意：倾倒药品时，标签应向手心．
【含量计算】若碳酸钠先与稀盐酸反应，则生成的二氧化碳又会与氢氧化钠反应生成碳酸钠，所以氢氧化钠先与稀盐酸反应，方程式是：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；当稀盐酸加到20g时，样品溶液中的溶质是氯化钠、氢氧化钠和碳酸钠；
由图示可知生成二氧化碳的质量为4.4g；
设生成4.4g二氧化碳需要碳酸钠的质量为x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                     2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g        
样品中氢氧化钠的质量：10g-5.3g=4.7g；
样品溶液中NaOH的质量分数=$\frac{4.7g}{10g}×$100%=47%
答案：
【交流研讨】A；
【得出结论】NaHCO₃；
【猜想与实验】①Na₂CO₃；
（1）NaCl；
（2）

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
步骤一：取样品于试管中，滴加足量 稀盐酸	产生大量的气泡	猜想①正确． 步骤一发生反应的化学方程式是 Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
步骤二：把产生的气体，通入 足量的澄清的石灰水中	石灰水变浑浊

【质疑】

探究步骤	预计现象	结论
步骤一：取样品于试管中，向其中滴加足量的 BaCl2溶液溶液，充分反应后过滤	产生白色沉淀	溶液中既含Na2CO3，又含有NaOH
步骤二：向上述滤液中滴加酚酞试液	酚酞试液变 红色

【反思】倾倒药品时，标签应向手心．
【含量计算】①氯化钠、氢氧化钠和碳酸钠；②47%．

点评 本题综合利用了物质的组成、物质的溶解性、溶液的酸碱性及物质的变化规律对未知物质进行鉴别，注意要证明氢氧化钠的存在，须先加入中性盐溶液将碳酸钠转化成沉淀除去，能够体现学生运用化学知识分析问题、解决问题的能力．