Question

【題目】某研究性課題小組對氫氧化鈉溶液和稀鹽酸中和反應的有關問題，進行了如下探究：

I：（1）甲同學為了證明氫氧化鈉溶液與稀鹽酸能夠發生反應，設計并完成了如圖1所示實驗，則X是_____溶液。

（2）乙同學用傳感器探究稀NaOH溶液與稀鹽酸反應過程中溫度和pH的變化測定結果

如圖2所示。通過分析可知，稀NaOH溶液與稀鹽酸反應會_____（填“放出”或“吸收”）熱量。60s 時，溶液中的陰離子為_____（寫離子符號）。

Ⅱ：丙同學為了驗證上述實驗，也將鹽酸滴入某氫氧化鈉溶液中，發現有氣泡產生，他認為該氫氧化鈉溶液已經變質，原因用化學方程式可表示為_____。

為了測定該氫氧化鈉溶液中碳酸鈉的質量分數，丙同學設計了如圖3所示的實驗裝置。已知分液漏斗中裝有10%的稀鹽酸，裝置內試劑均足量。

[實驗步驟]①按如圖3連接好裝置后，并檢查裝置氣密性；

②關閉K1和K2，向B裝置中加入100.0g 該氫氧化鈉溶液樣品（忽略原裝置內空氣中二氧化碳對實驗的影響） ；

③打開K2，向錐形瓶內滴加鹽酸，直到B中不再產生氣泡為止；

④打開K1關閉K2， 通入一段時間空氣，至裝置C中不再產生沉淀為止；

[實驗分析]①A裝置的作用是_____。

②若缺少步驟④，則測定結果將_____（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

[實驗反思]①有同學提出，圖3裝置不變，可以分別稱量裝置C反應前后的質量，其差量為裝置B中反應生成的二氧化碳質量，經進一步計算可求得碳酸鈉的質量分數，你是否同意該同學的意見？_____（ 填“同意”或“不同意”）。

②下列各項措施中，能提高測定準確度的是_____（填字母序號）

A 緩緩滴加稀鹽酸

B 增加鹽酸的濃度

C 把稀鹽酸換成稀硫酸

D 在裝置B、C之間先后增加盛有飽和NaHCO3和濃硫酸的洗氣瓶

[定量分析]改進裝置后，將裝置C中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱得固體質量為3.94g。 計算該氫氧化鈉溶液中碳酸鈉的質量分數。_____（寫出計算過程）。

Answer 1

【答案】酚酞 放出 除去空氣中的二氧化碳氣體 偏小 不同意 A 2.12%

【解析】

氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應生成氯化鈉和水，氫氧化鈉變質的原因是吸收了空氣中的二氧化碳，同時生成碳酸鈉和水，稀硫酸和碳酸鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳。

I：（1）氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應生成氯化鈉和水，圖1酸堿中和反應的顏色變化，溶液先變紅再變無色是用了指示劑的原因，在氫氧化鈉溶液中變紅的指示劑為酚酞試液，故X是酚酞溶液。

（2）由圖2可知，隨著反應的進行，在反應結束前，溫度是逐漸升高的，故稀NaOH溶液與稀鹽酸反應會放出熱量；在反應進行中，溶液的pH值小于7逐漸到大于7，得出此反應是往鹽酸溶液中逐漸滴加氫氧化鈉溶液，在約45秒時，溶液pH=7，反應恰好完全，60s 時，氫氧化鈉溶液過量，溶液中的陰離子為氯離子，氫氧根離子，離子符號為。

Ⅱ：氫氧化鈉變質的原因是吸收了空氣中的二氧化碳，同時生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為。

[實驗分析]

①此實驗是B裝置產生的二氧化碳鼓入C裝置完成實驗及數據的測定。為了使B裝置產生的二氧化碳全部進入C裝置，用空氣促使氣體進入，而空氣中的二氧化碳會影響到C裝置的數據測定。故A裝置的作用是除去空氣中的二氧化碳氣體。

②若缺少步驟④，即反應停止后就停止通入空氣，則反應生成的二氧化碳無法全部進入吸收裝置C，測得二氧化碳的質量會偏小，測得碳酸鈉的質量會偏小。

[實驗反思]

①鹽酸具有揮發性，二氧化碳氣體中可能含有氯化氫氣體，會導致裝置C中的質量增加，求得碳酸鈉的質量分數偏大，故不同意。

②A、緩緩滴加稀鹽酸，可以避免反應太塊，導致生成的二氧化碳氣流流速過快，引起二氧化碳不充分吸收，可以提高準度，故A正確；
B、增加鹽酸的濃度，會揮發出氯化氫氣體，反應速率加快，導致生成的二氧化碳氣流流速過快，不能提高準度，故B不正確；
C、稀硫酸和碳酸鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應速率較快，導致生成的二氧化碳氣流流速過快，不能提高準度，故C不正確。

D、揮發出來的HCl進入盛有NaHCO3溶液的洗氣甁，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑使得生成的二氧化碳偏多，造成誤差，不可以提高準度，故D不正確。故選A。

[定量分析]

設碳酸鈉的質量為x

由化學方程式可知：

該氫氧化鈉溶液中碳酸鈉的質量分數為：。