Question

7．某興趣小組將NaOH溶液和Na₂CO₃溶液混合，無(wú)明顯現(xiàn)象
【提出問(wèn)題】?jī)煞N物質(zhì)是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？
【收集資料】
①查閱資料：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O
②用一定溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaHCO₃、NaOH和Na₂CO₃三種溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案提供參考．

	NaHCO3溶液	NaOH溶液	Na2CO3溶液
加入稀鹽酸	現(xiàn)象Ⅰ	無(wú)明顯變化	產(chǎn)生氣泡
加入澄清石灰水	溶液變渾濁	無(wú)明顯變化	現(xiàn)象Ⅱ
加入 氯化鈣溶液	無(wú)明顯變化	溶液變渾濁	溶液變渾濁
加熱溶液至沸騰，將 氣體通入澄清石灰水	澄清石灰水 變渾濁	無(wú)明顯變化	無(wú)明顯變化

表中的現(xiàn)象Ⅰ為產(chǎn)生氣泡，現(xiàn)象Ⅱ?qū)��?yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
【實(shí)驗(yàn)探究】證明NaOH溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成了Na₂CO₃．
小明選用上表實(shí)驗(yàn)中的藥品，設(shè)計(jì)了如圖1所示實(shí)驗(yàn)，先在NaHCO₃溶液中加入A溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加NaOH溶液，溶液變渾濁，則A溶液是CaCl₂．
【交流質(zhì)疑】這個(gè)實(shí)驗(yàn)不足以證明有Na₂CO₃生成，其理由是Ca（OH）₂微溶于水，溶液也會(huì)變渾濁．為了證明有Na₂CO₃生成，需要取少量濾渣加入足量的稀HCl，產(chǎn)生無(wú)色氣體，證明有Na₂CO₃．
【繼續(xù)研究】NaOH溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分
【猜想假設(shè)】溶質(zhì)可能是：猜想ⅠNa₂CO₃．猜想ⅡNaOH和NaHCO₃猜想ⅢNa₂CO₃和NaOH
【實(shí)驗(yàn)記錄】

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	結(jié)論
1	取少量反應(yīng)后的溶液加熱至沸騰，莖氣體通過(guò)澄清石灰水	澄清石灰水不變渾濁	猜想 Ⅱ不成立
2	取少量反應(yīng)后的溶液加入足量CaCl2溶液，過(guò)濾，向溶液中加入 酚酞	溶液變紅	猜想Ⅲ成立

【數(shù)據(jù)分析】
小明繼續(xù)取反應(yīng)后的溶液70.4g于燒杯中，逐滴加入10%的稀鹽酸．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入稀鹽酸與產(chǎn)生氣體的質(zhì)量關(guān)系如圖2所示．計(jì)算恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 【收集資料】②
Ⅰ根據(jù)稀鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水；
Ⅱ氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉和碳酸鈣進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)探究】觀察圖表，根據(jù)碳酸氫鈉和氯化鈣反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象和氯化鈣與氫氧化鈉反應(yīng)生成不溶物進(jìn)行解答；
【交流質(zhì)疑】考慮Ca（OH）₂微溶于水，溶液也會(huì)變渾濁．考慮Na₂CO₃與足量的稀HCl反應(yīng)產(chǎn)生無(wú)色氣體．
【猜想假設(shè)】繼續(xù)研究NaOH溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分溶質(zhì)，根據(jù)猜想Ⅰ和猜想Ⅱ，推測(cè)猜想ⅢNa₂CO₃和NaOH；
【實(shí)驗(yàn)記錄】根據(jù)“NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O”和酚酞的變色規(guī)律，進(jìn)行分析．
【數(shù)據(jù)分析】運(yùn)用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式的變形求出鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量；然后根據(jù)碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水、和二氧化碳的反應(yīng)的化學(xué)方程式求出生成的氯化鈉的質(zhì)量和二氧化碳的質(zhì)量；所得溶液中的溶質(zhì)包括原來(lái)的氯化鈉和生成的氯化鈉，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律燒杯中反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量減去生成的二氧化碳的質(zhì)量就是反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量，溶質(zhì)氯化鈉的質(zhì)量比上所得溶液的質(zhì)量既是所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：
【收集資料】②
Ⅰ稀鹽酸和碳酸氫鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水，所以反應(yīng)化學(xué)方程式為：HCl+NaOH═NaCl+H₂0；
Ⅱ氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉和碳酸鈣，反應(yīng)的現(xiàn)象為：溶液變渾濁；
（2）
【實(shí)驗(yàn)1】由表知，碳酸氫鈉和氯化鈣反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象，加入氫氧化鈉，碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成沉淀；又由表知，氯化鈣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣是微溶物，在溶液中也產(chǎn)生沉淀；為證明溶液中有生成的碳酸鈉，可以加入適量的稀鹽酸，如有氣泡產(chǎn)生，則有，否則無(wú)；故答案為：CaCl₂；CaCl₂和NaOH反應(yīng)生成Ca（OH）₂，氫氧化鈣是微溶物，在溶液中也產(chǎn)生沉淀；取少量反應(yīng)后濾渣加入足量的稀鹽酸，若產(chǎn)生無(wú)色氣體證明有Na₂CO₃生成，反之則沒有；
【實(shí)驗(yàn)探究】觀察圖表，根據(jù)碳酸氫鈉和氯化鈣反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象和氯化鈣與氫氧化鈉反應(yīng)生成不溶物，則A溶液是CaCl₂；
【交流質(zhì)疑】考慮 Ca（OH）₂微溶于水，溶液也會(huì)變渾濁．考慮Na₂CO₃與足量的 稀HCl反應(yīng)產(chǎn)生無(wú)色氣體，故實(shí)驗(yàn)不足以證明有Na₂CO₃生成，其理由是Ca（OH）₂微溶于水，溶液也會(huì)變渾濁．為了證明有Na₂CO₃生成，需要取少量濾渣加入足量的稀HCl，產(chǎn)生無(wú)色氣體，證明有Na₂CO₃．
【猜想假設(shè)】繼續(xù)研究NaOH溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分溶質(zhì)，根據(jù)猜想Ⅰ和猜想Ⅱ，推測(cè)猜想ⅢNa₂CO₃和NaOH；
【實(shí)驗(yàn)記錄】根據(jù)“NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O”和酚酞的變色規(guī)律，則

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	結(jié)論
1	取少量反應(yīng)后的溶液加熱至沸騰，莖氣體通過(guò)澄清石灰水	澄清石灰水不變渾濁	猜想 Ⅱ不成立
2	取少量反應(yīng)后的溶液加入足量CaCl2溶液，過(guò)濾，向溶液中加入 酚酞	溶液變紅	猜想Ⅲ成立

【數(shù)據(jù)分析】方法一：
解：設(shè)與碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為x，同時(shí)生成氯化鈉的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73    117     44
      x×10%   y     4.4g
則$\frac{73}{x×10%}=\frac{117}{y}=\frac{44}{4.4g}$，解得：x=73g，y=11.7g
設(shè)氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉的質(zhì)量為z．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
    36.5 58.5
（ 109.5g-73g）×10% z
$\frac{36.5}{58.5}=\frac{（109.5g-73g）×10%}{z}$，解得：z=5.85g
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量=11.7g+5.85g=17.55g
反應(yīng)后溶液的質(zhì)量=70.4g+109.5g-4.4g=175.5g
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{17.55g}{175.5g}×$100%=10%
答：恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%．
方法二：
解：根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)前鹽酸中氯元素的質(zhì)量等于反應(yīng)后氯化鈉中氯元素的質(zhì)量．
設(shè)反應(yīng)后生成氯化鈉的質(zhì)量為x．
HCl～NaCl
36.5 58.5
109.5g×10% x
$\frac{36.5}{109.5g×10%}=\frac{58.5}{x}$，解得：x=17.55g
反應(yīng)后溶液的質(zhì)量=70.4g+109.5g-4.4g=175.5g
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)═$\frac{17.55g}{175.5g}×$100%=10%
答：恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%．
故答案為：
【收集資料】產(chǎn)生氣泡； Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
【實(shí)驗(yàn)探究】CaCl₂；
【交流質(zhì)疑】Ca（OH）₂微溶于水，溶液也會(huì)變渾濁； 稀HCl；
【猜想假設(shè)】Na₂CO₃和NaOH；
【實(shí)驗(yàn)記錄】Ⅱ；酚酞；
【數(shù)據(jù)分析】10%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查學(xué)生結(jié)合圖表分析問(wèn)題解決問(wèn)題的綜合能力，計(jì)算時(shí)注意溶液中的溶質(zhì)不僅僅只有碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成的還有原來(lái)固體中的，所得溶液的質(zhì)量根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算．如果夠細(xì)心，仔細(xì)觀察圖表，結(jié)合這些信息加以分析，應(yīng)該能得到一些啟示．