Question

5．某學(xué)習(xí)小組對課本中“食鹽常用于制氯氣、燒堿”的內(nèi)容產(chǎn)生興趣．在老師的指導(dǎo)下，用自制的實(shí)驗(yàn)裝置（主體部分如圖1所示）進(jìn)行電解飽和食鹽水制取氫氧化鈉的實(shí)驗(yàn)．一段時(shí)間后，關(guān)閉電源，從K處導(dǎo)出部分溶液作為待測液進(jìn)行如下探究．

I．請寫出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
Ⅱ．忽略其他可能發(fā)生的反應(yīng)對本實(shí)驗(yàn)的影響．
【探究活動(dòng)一】檢驗(yàn)待測液中含有氫氧化鈉
（1）同學(xué)們選用某種酸堿指示劑對待測液進(jìn)行檢驗(yàn)，請你將實(shí)驗(yàn)報(bào)告填寫完整．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
向待測液中滴加幾滴酚酞試液	酚酞試液變紅色	待測液呈堿性，說明含有氫氧化鈉．

【探究活動(dòng)二】測定待測液中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
【實(shí)驗(yàn)1】用酸堿中和法測定
甲組同學(xué)稱取一定質(zhì)量的待測液于燒杯中，加水稀釋，用滴定管【帶有刻度并可逐滴加入液體的一種儀器】逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀鹽酸，邊加邊振蕩，用pH計(jì)測定溶液的pH，所得數(shù)據(jù)如表：

加入稀鹽酸的體積/mL	0	2.0	4.0	6.0	8.0	9.8	11
燒杯中溶液的pH	13.0	12.9	12.8	12.6	12.3	7.0	2.4

（2）寫出氫氧化鈉與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．
（3）利用氫氧化鈉與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算所稱取待測液中氫氧化鈉的質(zhì)量，應(yīng)選用稀鹽酸的體積為9.8mL．還缺少的一個(gè)數(shù)據(jù)是稀鹽酸的密度．
【實(shí)驗(yàn)2】用沉淀法測定
資料摘要：氫氧化鈉與氯化鎂溶液能發(fā)生反應(yīng)：2NaOH+MgCl₂═Mg（OH）₂↓+2NaCl．
乙組同學(xué)按如圖2所示的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（4）步驟②加入的氯化鎂溶液必需足量，其目的是使氫氧化鈉完全反應(yīng)．滴加一定量氯化鎂溶液后，判斷所加氯化鎂溶液是否足量的具體操作：靜置，取上層清液于試管中，向試管中滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀，氯化鎂已經(jīng)過量（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）．
（5）利用沉淀物的質(zhì)量計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%（寫出計(jì)算過程）．
（6）若缺少步驟④的操作，所測定氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“沒影響”）．

Answer 1

分析 I．根據(jù)反應(yīng)物、生成物，寫出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式；
（1）氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
（2）氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水；
（3）向氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸時(shí)，溶液的堿性減弱，pH減小，當(dāng)pH=7時(shí)，氫氧化鈉和稀鹽酸恰好完全反應(yīng)；
（4）為了使氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉和氯化鎂完全反應(yīng)，氯化鎂溶液應(yīng)該是足量的；
（5）氫氧化鈉和氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，因此步驟③過濾出的沉淀物是氫氧化鎂；根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算；
（6）利用沉淀物的質(zhì)量計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，若不洗滌沉淀，那么沉淀上會(huì)附著一些雜質(zhì)，從而使沉淀的質(zhì)量增大，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的氫氧化鈉質(zhì)量偏大，使所測定氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．

解答 解：I．電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（1）實(shí)驗(yàn)步驟：向待測液中滴加幾滴酚酞試液；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：酚酞試液變紅色；實(shí)驗(yàn)結(jié)論：待測液中含有氫氧化鈉；
（2）氫氧化鈉與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
（3）利用氫氧化鈉與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算所稱取待測液中氫氧化鈉的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)選用稀鹽酸的體積為9.8mL，因?yàn)檫@時(shí)氫氧化鈉和稀鹽酸恰好完全反應(yīng)；還缺少的一個(gè)數(shù)據(jù)是稀鹽酸的密度．
（4）步驟②加入的氯化鎂溶液必需足量，其目的是使氫氧化鈉完全反應(yīng)；滴加一定量氯化鎂溶液后，判斷所加氯化鎂溶液是否足量的具體操作：靜置，取上層清液于試管中，向試管中滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀，氯化鎂已經(jīng)過量．
（5）步驟③過濾出的沉淀物是氫氧化鎂，則設(shè)氫氧化鈉的質(zhì)量為x．
2NaOH+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+2NaCl
80                       58
x                         11.6g
則$\frac{80}{58}=\frac{x}{11.6g}$，解得x=16g．
故氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{16g}{100g}×100%$=16%．
（6）利用沉淀物的質(zhì)量計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，若缺少步驟④的操作，沉淀中因含有其他雜質(zhì)而質(zhì)量偏大，所測定氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大．
故答案為：
I．2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（1）向待測液中滴加幾滴酚酞試液；酚酞試液變紅色；（2）NaOH+HCl═NaCl+H₂O；（3）9.8；
（4）使氫氧化鈉完全反應(yīng)；取上層清液于試管中，向試管中滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀，氯化鎂已經(jīng)過量；
（5）16%；（6）偏大．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．