Question

5．某学习小组对课本中“食盐常用于制氯气、烧碱”的内容产生兴趣．在老师的指导下，用自制的实验装置（主体部分如图1所示）进行电解饱和食盐水制取氢氧化钠的实验．一段时间后，关闭电源，从K处导出部分溶液作为待测液进行如下探究．

I．请写出电解饱和食盐水的化学方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
Ⅱ．忽略其他可能发生的反应对本实验的影响．
【探究活动一】检验待测液中含有氢氧化钠
（1）同学们选用某种酸碱指示剂对待测液进行检验，请你将实验报告填写完整．

实验步骤	实验现象	实验结论
向待测液中滴加几滴酚酞试液	酚酞试液变红色	待测液呈碱性，说明含有氢氧化钠．

【探究活动二】测定待测液中氢氧化钠的质量分数
【实验1】用酸碱中和法测定
甲组同学称取一定质量的待测液于烧杯中，加水稀释，用滴定管【带有刻度并可逐滴加入液体的一种仪器】逐滴加入质量分数为10%的稀盐酸，边加边振荡，用pH计测定溶液的pH，所得数据如表：

加入稀盐酸的体积/mL	0	2.0	4.0	6.0	8.0	9.8	11
烧杯中溶液的pH	13.0	12.9	12.8	12.6	12.3	7.0	2.4

（2）写出氢氧化钠与稀盐酸反应的化学方程式：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．
（3）利用氢氧化钠与稀盐酸恰好完全反应时的实验数据，计算所称取待测液中氢氧化钠的质量，应选用稀盐酸的体积为9.8mL．还缺少的一个数据是稀盐酸的密度．
【实验2】用沉淀法测定
资料摘要：氢氧化钠与氯化镁溶液能发生反应：2NaOH+MgCl₂═Mg（OH）₂↓+2NaCl．
乙组同学按如图2所示的实验步骤进行实验．
（4）步骤②加入的氯化镁溶液必需足量，其目的是使氢氧化钠完全反应．滴加一定量氯化镁溶液后，判断所加氯化镁溶液是否足量的具体操作：静置，取上层清液于试管中，向试管中滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，氯化镁已经过量（写出实验步骤、现象和结论）．
（5）利用沉淀物的质量计算氢氧化钠的质量分数为16%（写出计算过程）．
（6）若缺少步骤④的操作，所测定氢氧化钠的质量分数将偏大（选填“偏大”、“偏小”或“没影响”）．

Answer 1

分析 I．根据反应物、生成物，写出电解饱和食盐水的化学方程式；
（1）氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；
（2）氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水；
（3）向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸时，溶液的碱性减弱，pH减小，当pH=7时，氢氧化钠和稀盐酸恰好完全反应；
（4）为了使氢氧化钠溶液中的氢氧化钠和氯化镁完全反应，氯化镁溶液应该是足量的；
（5）氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，因此步骤③过滤出的沉淀物是氢氧化镁；根据化学方程式进行计算；
（6）利用沉淀物的质量计算氢氧化钠的质量分数时，若不洗涤沉淀，那么沉淀上会附着一些杂质，从而使沉淀的质量增大，会导致计算出的氢氧化钠质量偏大，使所测定氢氧化钠的质量分数偏大．

解答 解：I．电解饱和食盐水的化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（1）实验步骤：向待测液中滴加几滴酚酞试液；实验现象：酚酞试液变红色；实验结论：待测液中含有氢氧化钠；
（2）氢氧化钠与稀盐酸反应的化学方程式为：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
（3）利用氢氧化钠与稀盐酸恰好完全反应时的实验数据，计算所称取待测液中氢氧化钠的质量时，应选用稀盐酸的体积为9.8mL，因为这时氢氧化钠和稀盐酸恰好完全反应；还缺少的一个数据是稀盐酸的密度．
（4）步骤②加入的氯化镁溶液必需足量，其目的是使氢氧化钠完全反应；滴加一定量氯化镁溶液后，判断所加氯化镁溶液是否足量的具体操作：静置，取上层清液于试管中，向试管中滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，氯化镁已经过量．
（5）步骤③过滤出的沉淀物是氢氧化镁，则设氢氧化钠的质量为x．
2NaOH+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+2NaCl
80                       58
x                         11.6g
则$\frac{80}{58}=\frac{x}{11.6g}$，解得x=16g．
故氢氧化钠溶液的质量分数为：$\frac{16g}{100g}×100%$=16%．
（6）利用沉淀物的质量计算氢氧化钠的质量分数，若缺少步骤④的操作，沉淀中因含有其他杂质而质量偏大，所测定氢氧化钠的质量分数将偏大．
故答案为：
I．2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（1）向待测液中滴加几滴酚酞试液；酚酞试液变红色；（2）NaOH+HCl═NaCl+H₂O；（3）9.8；
（4）使氢氧化钠完全反应；取上层清液于试管中，向试管中滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，氯化镁已经过量；
（5）16%；（6）偏大．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．