Question

纯碱（Na₂CO₃）水溶液的pH  ①

 

  （填“大于”“小于”或“等于“）7．某活动小组的同学准备利用氢氧化钙、纯碱制得烧碱（NaOH），反应的化学方程式为Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，他们将这两种物质的溶液混合后过滤，得滤渣和滤液，对滤液中溶质的成分进行探究：
【思考与交流】（1）从反应方程式可知，滤液中一定有  ②

 

  （填化学式）．若往其中加入酚酞试液，则溶液显③

 

色．
（2）由于反应物的用量未控制好，所以滤液中还可能有多余的反应物．
【猜想与假设】小肖同学认为：可能还有Na₂CO₃和Ca（OH）₂．小谭同学认为：可能还有Na₂CO₃．小张同学认为：可能还有Ca（0H）2．【讨论与交流】经过讨论，大家一致认为  ④

 

  同学的猜想不合理．其理由是⑤

 

．
【活动与探究】小谭同学取原滤液向其中加入CaCl₂溶液，观察到⑥

 

，于是得出该滤液的溶质中还有Na₂CO₃的结论，证实了自己的猜想．小张同学取原滤液向其中加入Na₂CO₃溶液，无现象，据此否定了自己的猜想；他又重新取原滤液，向其中倾倒一定量的稀硫酸，观察到  ⑦

 

，得到了和小谭同学相同的结论．
经过上述同学的共同努力，大家终于对滤液中溶质的成分得出了正确结论．
【探索与拓展】现有一份由NaOH和Na₂CO₃组成的混合物29.2克．为测定其中Na₂CO₃的质量分数，该实验小组先将稀硫酸溶液逐渐加入上述混合物中，发生反应：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，产生气体的质量与所加稀硫酸质量的关系如图所示（假设A点处所加稀硫酸恰好反应完全）．据图计算：（1）原混合物中Na₂CO₃的质量分数．（2）A点所示溶液中溶质的质量分数．（计算结果保留小数点后一位）

Answer 1

分析：①纯碱（Na₂CO₃）虽然属于盐类物质，但其水溶液呈碱性；溶液的pH与溶液酸碱性关系为：pH＞7，溶液呈碱性，pH=7，溶液呈中性，pH＜7，溶液呈酸性；
【思考与交流】根据反应的化学方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，因此所得滤液中一定含有生成的氢氧化钠；氢氧化钠溶液呈碱性，酚酞遇碱性溶液变成红色；
【讨论与交流】由Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，因此，碳酸钠与氢氧化钙不可能同时出现剩余，因此它们还可以继续发生反应；
【活动与探究】根据碳酸钠的性质可知，碳酸钠可与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，可与稀硫酸反应放出二氧化碳气体，因此，加入氯化钙溶液可观察到产生白色沉淀，加入稀硫酸可观察到有大量气泡产生；
【探索与拓展】（1）由产生气体的质量与所加稀硫酸质量的关系图可知，反应放出二氧化碳的质量为8.8g，根据反应的化学方程式，由产生二氧化碳的质量计算样品中碳酸钠的质量，碳酸钠质量与样品质量比可计算出原混合物中Na₂CO₃的质量分数；
（2）恰好完全反应A点所示溶液为硫酸钠溶液，其中溶质硫酸钠由样品中氢氧化钠、碳酸钠分别与稀硫酸反应生成的硫酸钠，分别根据反应的化学由碳酸钠、氢氧化钠质量计算生成硫酸钠的质量；利用质量守恒定律，计算出恰好完全反应时所得溶液的质量；最后使用溶质质量分数定义式计算所得溶液中溶质的质量分数

解答：解：①纯碱（Na₂CO₃）水溶液呈碱性，pH大于7；
故答案为：大于；
【思考与交流】根据反应的化学方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，氢氧化钠溶解在反应后的溶液中，因此所得滤液中一定含有生成的氢氧化钠；氢氧化钠溶液呈碱性，能使无色酚酞变成红色；
故答案为：NaOH；红；
【讨论与交流】小肖同学认为：可能还有Na₂CO₃和Ca（OH）₂，这显然出反应Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH相矛盾，既然两物质可以发生反应就不会同时产生剩余；
故答案为：小肖；Na₂CO₃和Ca（OH）₂能发生反应，两种物质不可能同时存在；
【活动与探究】⑥根据碳酸钠能与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，因此，加入的氯化钙溶液可观察到出现白色沉淀；
故答案为：有白色沉淀产生；
⑦根据碳酸钠能与稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，加入稀硫酸时，会出现溶液中有大量气泡产生；
故答案为：溶液中有大量气泡产生；
【探索与拓展】设碳酸钠的质量为x，反应生成硫酸钠的质量为y
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106           142       44
x             y        8.8g

106

x

=

44

8.8g

  x=21.2g

142

y

=

44

8.8g

  y=28.4g
原混合物中Na₂CO₃的质量分数=

21.2g

29.2g

×100%=72.6%
样品混合物中氢氧化钠的质量=29.2g-21.2g=8g，
设8g氢氧化钠与稀硫酸反应生成硫酸钠的质量为z
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O
 80           142
 8g            z

80

8g

=

142

z

  z=14.2g
A点所示溶液中溶质的质量分数=

28.4g+14.2g

29.2g+150g-8.8g

×100%=25%
答：（1）原混合物中Na₂CO₃的质量分数72.6%；（2）A点所示溶液中溶质的质量分数25%．

点评：曲线的折点表示反应放出气体达到最大值，即此时恰好完全反应；根据质量守恒定律，此时所得溶液质量=样品质量+所加稀硫酸质量-放出气体质量．