Question

9．某學習小組在老師的指導下，用自制的實驗裝置（如圖所示）進行電解飽和食鹽水的實驗．
資料：
1：電解飽和食鹽水的化學方程式：
2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
2：Cl₂能溶于水．
探究活動一：確定電解飽和食鹽水后的產物
（1）此電解原理與電解水原理類似，則a端為電源的負
極，甲組同學為了收集另一電極產生的氣體，
他們用向上排空氣法 法進行收集；
（2）甲組同學從K處取出一部分待測液，往里面加入
酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液變紅，說明電解后生成了氫氧化鈉；
探究活動二：測定待測液中氫氧化鈉的質量分數(shù)
【實驗1】用酸堿中和法測定
甲組同學稱取10g待測液于燒杯中，加水稀釋，用帶有刻度的滴管逐滴加入溶質質量分數(shù)為19.6%的稀硫酸，邊加邊振蕩，用pH計測定溶液的pH，所得數(shù)據如下：

加入稀硫酸的質量/g	0	4.0	6.0	8.0	10.0	12.0
燒杯中溶液的pH	13.0	12.8	12.5	12.3	7.0	1.3

（3）寫出氫氧化鈉與稀硫酸反應的化學方程式：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（4）當加入6g稀硫酸時，溶液中溶質為氫氧化鈉、硫酸鈉，利用氫氧化鈉與稀硫酸恰好完全反應時的實驗數(shù)據，計算待測液中氫氧化鈉的質量分數(shù)為16%；
【實驗2】用沉淀法測定
資料摘要：氫氧化鈉與氯化鎂溶液發(fā)生反應：2NaOH+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+2NaCl
乙組同學按下圖所示的實驗步驟進行實驗：

（5）步驟 ②加入的氯化鎂溶液必須足量，其目的是使氫氧化鈉完全反應；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，取少量反應后的待測溶液，滴加氫氧化鈉；產生白色沉淀，氯化鎂已經過量（寫出實驗步驟、現(xiàn)象和結論）；
（6）步驟 ③過濾出的沉淀物是氫氧化鎂（填物質的名稱）；
（7）利用沉淀物的質量計算氫氧化鈉的質量分數(shù)，若缺少步驟④的操作，所
測定氫氧化鈉的質量分數(shù)將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“沒影響”）．

Answer 1

分析 （1）根據同性相斥，異性相吸進行分析；
根據氣體的密度和溶解性確定氣體的收集方法；
（2）根據堿性物質能使酚酞變紅色進行分析；
（3）根據氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水進行分析；
（4）根據加入6g稀硫酸時，溶液的pH值，以及氫氧化鈉和硫酸反應會生成硫酸鈉進行分析；
根據氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水，以及溶液pH值恰好是7時，所滴加的硫酸的質量進行計算；
（5）根據使氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉和氯化鎂完全反應，氯化鎂溶液應該是足量的進行分析；
（6）根據氫氧化鈉和氯化鎂反應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進行分析；
（7）根據沉淀物的質量計算氫氧化鈉的質量分數(shù)時，若不洗滌沉淀，那么沉淀上會附著一些雜質，從而使沉淀的質量增大，會導致計算出的氫氧化鈉質量偏大，使所測定氫氧化鈉的質量分數(shù)偏大進行分析．

解答 解：（1）根據飽和食鹽水的點解方程式可知，氫在水中顯示正價，帶正電荷，所以會向負極運動，氯離子帶負電荷，會向正極運動，所以a端為電源的負極，得到氫氣，甲組同學為了收集另一電極產生的氣體氯氣，氯氣能溶于水，密度比空氣大，所以用向上排空氣法進行收集；
（2）堿性物質能使酚酞變紅色，依據質量守恒定律可知，往里面加入酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液變紅，說明電解后生成了氫氧化鈉；
（3）氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水，化學方程式為：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（4）加入6g稀硫酸時，溶液的pH值是12.5，所以溶液顯堿性，溶液中還有氫氧化鈉，以及氫氧化鈉和硫酸反應會生成硫酸鈉，所以當加入6g稀硫酸時，溶液中溶質為氫氧化鈉、硫酸鈉；
設參加反應的氫氧化鈉質量為x，
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
 80      98
 x      10g×19.6%
  $\frac{80}{x}$=$\frac{98}{10g×19.6%}$
  x=1.6g
 所以待測液中氫氧化鈉的質量分數(shù)為：$\frac{1.6g}{10g}$×100%=16%；
（5）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；
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，產生白色沉淀，氯化鎂已經過量；
（6）通過推導可知，步驟③過濾出的沉淀物是氫氧化鎂；
（7）利用沉淀物的質量計算氫氧化鈉的質量分數(shù)，若缺少步驟④的操作，沉淀中因含有其他雜質而質量偏大，所測定氫氧化鈉的質量分數(shù)將偏大．
故答案為：（1）負極，向上排空氣法；
（2）氫氧化鈉；
（3）2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（4）氫氧化鈉、硫酸鈉；
所以待測液中氫氧化鈉的質量分數(shù)為：16%；
（5）使氫氧化鈉完全反應；
取上層清液于試管中，向試管中滴加氫氧化鈉溶液；產生白色沉淀，氯化鎂已經過量；
（6）氫氧化鎂；
（7）偏大．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．