Question

19．某化学兴趣小组同学用实验室中一瓶久置的NaOH固体做了以下实验：先称取13.3g NaOH样品（杂质为Na2CO₃），配成溶液，然后向溶液中逐滴加入浓度为4mol/L的盐酸，再根据生成CO₂的体积计算出Na₂CO₃的质量，从而进一步计算出样品中变质NaOH的质量?
请回答下列问题：
（1）该实验的目的是测定NaOH的变质程度?
（2）已知20℃时，Na₂CO₃溶解度为21.7g，NaOH溶解度为108.3g?
若要将所称取的样品恰好溶解，最多需要蒸馏水61.3 g，溶解样品所需的仪器是烧杯?玻璃棒?量筒?
（3）实验测得加入盐酸的体积与产生CO₂的体积（标准状况）关系如图所示：
则13.3g 该样品中未变质的NaOH的质量为8.00g；NaOH的变质程度为33.3% （用质量分数表示）；与NaOH反应消耗的盐酸体积为50.0mL?
（4）根据“与NaOH反应消耗盐酸的体积”，并对照上述图象，他们从实验中还发现了什么问题？NaOH被盐酸中和后继续滴加盐酸未立即产生气体，并由此得出了什么结论？碳酸根离子与盐酸的反应是分步进行的?

Answer 1

分析 （1）依据题干：计算出样品中变质NaOH的质量可知实验目的；
（2）已知20℃时，Na₂CO₃溶解度为21.7g，NaOH溶解度为108.3g，所以依据碳酸钠的溶解度计算需要水的质量；溶解固体需要的仪器：烧杯、玻璃杯、量筒；
（3）根据盐酸与碳酸钠反应的化学方程式和生成的二氧化碳的质量，列出比例式，就可计算出该样品中Na₂CO₃的质量，进而计算氢氧化钠的质量和变质程度；
（4）依据图象可知，NaOH被盐酸中和后继续滴加盐酸未立即产生气体，可知碳酸根离子与盐酸反应，先生成碳酸氢根离子，碳酸氢根离子再与盐酸反应生成二氧化碳，据此分析．

解答 解：（1）依据题干可知，实验目的为：测定NaOH的变质程度；
故答案为：测定NaOH的变质程度；
（2）已知20℃时，Na₂CO₃溶解度为21.7g，NaOH溶解度为108.3g?
若要将所称取的样品恰好溶解，设最多需要蒸馏水mg，则：21.7：100=13.3：m，解得m=61.3g；溶解固体需要的仪器：烧杯、玻璃杯、量筒；
故答案为：61.3； 烧杯?玻璃棒?量筒；
（3）设该样品中Na₂CO₃的质量是x，
2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       106            44
        x            2.2g
∴106：44=x：2.2g，
解之得：x=5.3g．
故答案为：5.3g；
NaOH的质量=13.3g-5.3g=8g，
则由碳酸钠的质量为5.3g，设反应的氢氧化钠的质量为z
2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O
80                  106
z                    5.3g
$\frac{80}{z}$=$\frac{106}{5.3}$，解：z=4g，变质程度为：$\frac{4g}{13.3-5.3+4}$×100%=33.3%；
氢氧化钠物质的量为：$\frac{8g}{40g/mol}$=0.2mol，依据HCl～NaOH，可知消耗盐酸的物质的量为：0.2mol，与NaOH反应消耗的盐酸体积为：$\frac{0.2mol}{4mol/L}$=0.05L，即50mL；
故答案为：8.00g； 33.3%； 50.0；
（4）依据图象可知，NaOH被盐酸中和后继续滴加盐酸未立即产生气体，可知碳酸根离子与盐酸反应，先生成碳酸氢根离子，碳酸氢根离子再与盐酸反应生成二氧化碳，得出结论：碳酸根离子与盐酸的反应是分步进行的；
故答案为：NaOH被盐酸中和后继续滴加盐酸未立即产生气体；碳酸根离子与盐酸的反应是分步进行的．

点评 本题难度较大，主要考查了通过图象分析有价值的数据，然后根据化学方程式进行有关量的计算，培养学生的分析能力和解决问题的能力．