Question

9．某学习小组在老师的指导下，用自制的实验装置（如图所示）进行电解饱和食盐水的实验．
资料：
1：电解饱和食盐水的化学方程式：
2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
2：Cl₂能溶于水．
探究活动一：确定电解饱和食盐水后的产物
（1）此电解原理与电解水原理类似，则a端为电源的负
极，甲组同学为了收集另一电极产生的气体，
他们用向上排空气法 法进行收集；
（2）甲组同学从K处取出一部分待测液，往里面加入
酚酞，发现溶液变红，说明电解后生成了氢氧化钠；
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10g待测液于烧杯中，加水稀释，用带有刻度的滴管逐滴加入溶质质量分数为19.6%的稀硫酸，边加边振荡，用pH计测定溶液的pH，所得数据如下：

加入稀硫酸的质量/g	0	4.0	6.0	8.0	10.0	12.0
烧杯中溶液的pH	13.0	12.8	12.5	12.3	7.0	1.3

（3）写出氢氧化钠与稀硫酸反应的化学方程式：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（4）当加入6g稀硫酸时，溶液中溶质为氢氧化钠、硫酸钠，利用氢氧化钠与稀硫酸恰好完全反应时的实验数据，计算待测液中氢氧化钠的质量分数为16%；
【实验2】用沉淀法测定
资料摘要：氢氧化钠与氯化镁溶液发生反应：2NaOH+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+2NaCl
乙组同学按下图所示的实验步骤进行实验：

（5）步骤 ②加入的氯化镁溶液必须足量，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，取少量反应后的待测溶液，滴加氢氧化钠；产生白色沉淀，氯化镁已经过量（写出实验步骤、现象和结论）；
（6）步骤 ③过滤出的沉淀物是氢氧化镁（填物质的名称）；
（7）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，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 （1）根据同性相斥，异性相吸进行分析；
根据气体的密度和溶解性确定气体的收集方法；
（2）根据碱性物质能使酚酞变红色进行分析；
（3）根据氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水进行分析；
（4）根据加入6g稀硫酸时，溶液的pH值，以及氢氧化钠和硫酸反应会生成硫酸钠进行分析；
根据氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，以及溶液pH值恰好是7时，所滴加的硫酸的质量进行计算；
（5）根据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进行分析；
（6）根据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进行分析；
（7）根据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进行分析．

解答 解：（1）根据饱和食盐水的点解方程式可知，氢在水中显示正价，带正电荷，所以会向负极运动，氯离子带负电荷，会向正极运动，所以a端为电源的负极，得到氢气，甲组同学为了收集另一电极产生的气体氯气，氯气能溶于水，密度比空气大，所以用向上排空气法进行收集；
（2）碱性物质能使酚酞变红色，依据质量守恒定律可知，往里面加入酚酞，发现溶液变红，说明电解后生成了氢氧化钠；
（3）氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，化学方程式为：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（4）加入6g稀硫酸时，溶液的pH值是12.5，所以溶液显碱性，溶液中还有氢氧化钠，以及氢氧化钠和硫酸反应会生成硫酸钠，所以当加入6g稀硫酸时，溶液中溶质为氢氧化钠、硫酸钠；
设参加反应的氢氧化钠质量为x，
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
 80      98
 x      10g×19.6%
  $\frac{80}{x}$=$\frac{98}{10g×19.6%}$
  x=1.6g
 所以待测液中氢氧化钠的质量分数为：$\frac{1.6g}{10g}$×100%=16%；
（5）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；
（6）通过推导可知，步骤③过滤出的沉淀物是氢氧化镁；
（7）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：（1）负极，向上排空气法；
（2）氢氧化钠；
（3）2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（4）氢氧化钠、硫酸钠；
所以待测液中氢氧化钠的质量分数为：16%；
（5）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；
（6）氢氧化镁；
（7）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．