Question

20．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，滴入几滴酚酞溶液，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酚酞溶液的作用是判断反应是否恰好完成；
②边滴加稀盐酸，边用玻璃棒不断搅拌的目的是溶液由红色液体变成无色．
③当溶液颜色恰好变为无色时，共用去了稀盐酸7.3g，则甲组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为1.6%．
（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AC（填字母）．
A．将pH试纸剪成几段节约使用
B．将pH试纸直接插入待测液中
C．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
D．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试纸需多次测定，较繁琐，且所测数值不够精确．在老师指导下，乙组同学取了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（简单表示为如图2）．
请回答：图2中a点表示的含义是恰好中和或恰好完全反应；b点溶液中含有的阳离子有Na⁺、H⁺（填离子符号）；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：该组用的这瓶氢氧化钠溶液已经部分变质．
请用化学方程式表示其变质的原因CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；若要除去溶液中变质生成的杂质，请简要写出你的实验方案：加适量澄清石灰水（或氢氧化钡溶液），过滤．

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根据盐酸与氢氧化钠反应分析回答；
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点溶液中的阳离子；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，随着氢氧化钠逐渐减少至消失，溶液由红色液体变成无色；
③盐酸中溶质的质量为：7.3g×1%=0.073g
设氢氧化钠的质量为x
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
 40 36.5
 x  0.073g
$\frac{40}{x}=\frac{36.5}{0.073g}$
得：x=0.08g
甲组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为：$\frac{0.08g}{5g}$×100%=1.6%
（2）①A．将pH试纸剪成几段节约使用，方法正确；
B．将pH试纸直接插入待测液中，会污染试剂，方法错误；
C．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；
D．将pH试纸润湿后，会使碱液变稀，碱性变弱，故测得碱液的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．所以溶液中的阳离子是：Na⁺、H⁺；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：加适量澄清石灰水，过滤．
故答为：（1）①判断反应是否恰好完成；②溶液由红色液体变成无色；③1.6%；
（2）①AC；②恰好中和或恰好完全反应；Na⁺、H⁺；稀盐酸的密度．
（3）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O； 加适量澄清石灰水（或氢氧化钡溶液），过滤．

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．