Question

14．在一堂化学实验课上，老师为每组同学分别提供了一瓶氢氧化钠溶液，让他们用1%的稀盐酸来测定其溶质的质量分数．以下是几组同学的设想及做法：
（1）甲组同学的实验如图1所示：在烧杯中加入5g氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞试液，用滴管慢慢滴入1%的稀盐酸，并不断搅拌，至溶液颜色恰好变为无色为止．请回答：

①酚酞试液的作用是判断反应是否恰好完成；
②滴加稀盐酸时，用玻璃棒不断搅拌的目的是使氢氧化钠与盐酸充分反应；
③当溶液颜色恰好变为无色时，共用去了稀盐酸73g，则甲组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为16%；
（2）乙组同学的设想是：在烧杯中加入一定量的氢氧化钠溶液，用滴管慢慢滴入1%的稀盐酸，并
不断搅拌，通过用pH试纸多次测定溶液pH的办法，达到实验目的．
①下列使用pH试纸的方法正确的是B（填字母）；
A．将pH试纸直接插入待测液中
B．将pH试纸放在干净的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上
C．将pH试纸润湿后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上
②由于用pH试纸所测数值不够精确．在老师指导下，乙组同学取5g氢氧化钠溶液进行了数字化实验，由计算机描绘出了整个实验过程中溶液pH的变化图象（简单表示为图2）．
请回答：图中a点表示的含义是氢氧化钠与盐酸恰好完全反应；b点溶液中含有的溶质有NaCl HCl；乙组同学要计算出本组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数，除了要用到已有数据外，你认为还需要的数据是稀盐酸的密度；
（3）丙组同学在滴加稀盐酸一段时间后，发现溶液中有少量气泡产生．
这一“异常现象”激起了他们的探究欲望，通过实验证明：该组所用氢氧化钠溶液已经变质．请用化学方程式表示其变质原因CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；若要除去该溶液中的杂质，请简要写出你的实验方案：加适量的氢氧化钙溶液（或氢氧化钡溶液），过滤，反应方程式为Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．

Answer 1

分析 （1）①根据酚酞遇碱性溶液变红，可以用来检验酸碱是否发生中和反应；
②根据玻璃棒的作用分析回答；
③根据氢氧化钠与盐酸的反应，由盐酸溶质的质量求出氢氧化钠的质量，再求出氢氧化钠溶液中溶质的质量分数；
（2）①根据pH试纸使用方法分析判断；
②根据溶液pH的变化图象的意义，分析a的含义、b点溶液中的溶质；由盐酸的体积和密度可求出盐酸的质量．
（3）根据氢氧化钠与二氧化碳的反应写出氢氧化钠变质的方程式，根据碳酸钠的性质分析设计除去碳酸钠的实验方案．

解答 解：（1）①酚酞遇碱性溶液变红，酚酞溶液的作用是：判断反应是否恰好完成；
②在中和反应过程中，边滴加稀盐酸，边要用玻璃棒不断搅拌的目的是：使反应物充分接触，完全反应；
③盐酸中溶质的质量为：73g×1%=0.73g
设氢氧化钠的质量为x
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
x    0.73g
$\frac{40}{x}=\frac{36.5}{0.73}$
 解得：x=0.8g
甲组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为：$\frac{0.8g}{5g}$×100%=16%
（2）①A．将pH试纸直接插入待测液中，会污染试剂，方法错误；
B．将pH试纸放在干净的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，方法正确；
C．将pH试纸润湿后，测得碱液的pH偏小，方法错误；
②由溶液pH的变化图象可知，在a点时，溶液的pH等于7，说明了氢氧化钠和盐酸恰好中和；在b点时，溶液呈酸性，氢氧化钠全部与盐酸反应生成了氯化钠，溶液中还有剩余的盐酸．所以溶液中的溶质是：NaCl HCl；要求氢氧化钠溶液的质量质量分数，须知盐酸的质量，由题中的条件可知，还需要的数据是稀盐酸的密度．
（3）氢氧化钠变质的原因是氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应，反应的方程式是：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．由于碳酸钠能与氢氧化钙反应生成了氢氧化钠和碳酸钙，既除去了杂质碳酸钠，又没有引入新的杂质．所以，要除去溶液中变质生成的杂质，实验方案是：加适量的氢氧化钙溶液（或氢氧化钡溶液），过滤；反应方程式为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
答案：
（1）①判断氢氧化钠是否被盐酸完全反应；②使氢氧化钠与盐酸充分反应；③16%；
（2）①B；②氢氧化钠与盐酸恰好完全反应；NaCl HCl，稀盐酸的密度；
（3）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；加适量的氢氧化钙溶液（或氢氧化钡溶液），过滤；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．

点评 本题是考查中和反应过程中溶液pH的变化情况的，我们要知道向酸中加碱和向碱中加酸时，溶液pH的变化趋向．明确不同指示剂的变色范围．