Question

3．同学们多次重复实验，所得实验结果基本一致．有同学提出分析第10min时溶液中溶质的组成，于是同学们设计如下实验方案进行实验．

（1）实验步骤①中，“操作1”是过滤，实验步骤③中，为保证测量稀盐酸质量的准确，则应预先进行的实验操作是滤液中应预先滴加无色酚酞；
（2）通过数据分析，通入10min二氧化碳时溶液中溶质至少有Na₂CO₃、NaHCO₃；实验中“固体质量a克”，a的最大值是12.6g．

Answer 1

分析 根据实验方案结合流程进行分析解答，操作Ⅰ得到的是固体和液体，故是过滤操作；要判断氢氧化钠和盐酸反应的程度，可以加入酚酞试液；根据实验数据进行分析解答即可．

解答 解：（1）“操作1”得到的是固体和滤液，故是过滤操作，要保证测量稀盐酸质量的准确，则应预先在滤液中应预先滴加无色酚酞，故填：过滤；滤液中应预先滴加无色酚酞；
（2）假设全部产生的是碳酸氢钠，则生成二氧化碳的质量为：
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑；
                36.5                   44
                3.65g                  4.4g
假设全部产生的是碳酸钠，则生成二氧化碳的质量为：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
               73                         44
               3.65g                     2.2g
因为产生的二氧化碳的质量为4.11g，说明含有碳酸钠和碳酸氢钠；
设生成的碳酸钠的氢氧化钠的质量为x，生成碳酸钠的二氧化碳与碳酸钠生成的二氧化碳的质量相等，
2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O      Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
则有：
2NaOH--2HCl--CO₂↑
80             73      44
 x             $\frac{73x}{80}$     $\frac{44x}{80}$
同理，设生成滤液中碳酸氢钠的氢氧化钠的质量为y
NaOH--HCl--CO₂↑
  40     36.5        44
  y     $\frac{36.5y}{40}$      $\frac{44y}{40}$
$\frac{73x}{80}+\frac{36.5y}{40}=3.65g$
$\frac{44x}{80}+\frac{44y}{40}=4.11g$
x=0.5g
y=3.5g
因为在室温下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，假设固体a全部是碳酸氢钠，则生成固体a的氢氧化钠的质量为10g-3.5g-0.5g=6g，则有：
NaOH--NaHCO₃
40               84             
6g               a
$\frac{40}{84}=\frac{6g}{a}$
a=12.6g
故填：Na₂CO₃、NaHCO₃；12.6g．

点评 本题考查的是常见的碱的性质以及物质成分和质量的确定，完成此题，可以依据已有的物质的性质进行．