Question

5．實驗室有兩瓶保管不當?shù)脑噭�（如圖1），左瓶殘缺的標簽中只剩下“Na”和“10%”字樣，已知它是NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃中的一種；右瓶是敞口放置的30%的NaOH溶液．同學們很感興趣，決定對其成分進行探究：

Ⅰ．甲同學對左瓶標簽殘缺的溶液展開研究：
【提出問題】這瓶試劑可能是什么溶液呢？
【交流討論】根據(jù)受損標簽的情況判斷，這瓶試劑不可能是A．（填字母）
A．酸      B．堿       C．鹽
【查閱資料】
①Na₂CO₃和NaHCO₃溶液都呈堿性．
②測定室溫（20℃）時，四種物質(zhì)的溶解度的數(shù)據(jù)如下

物質(zhì)	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度g	36	109	215	9.6

【得出結論】根據(jù)試劑瓶標注的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)10%和上表中的溶解度的數(shù)據(jù)判斷，這瓶試劑不可能是NaHCO₃．
【設計實驗并繼續(xù)探究】
（1）用潔凈的玻璃棒蘸取該溶液滴在pH試紙上，測得PH＞7，這瓶試劑不可能是NaCl．
（2）為了檢驗該溶液是NaOH溶液還是Na₂CO₃溶液，他又進行了如下實驗：

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論及化學方程式
取樣于試管中， 滴加足量的稀鹽酸	有氣泡產(chǎn)生	該溶液是Na2CO3 相關的化學方程式Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

Ⅱ．乙同學對右瓶敞口放置的溶液展開研究：
（1）乙同學根據(jù)氫氧化鈉固體及溶液在空氣中很容易發(fā)生變質(zhì)生成碳酸鈉，對其變質(zhì)情況進行了如下探究．
【猜想與假設】該氫氧化鈉溶液已部分變質(zhì)．氫氧化鈉溶液變質(zhì)的反應方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
【實驗與結論】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
a．取少量該溶液于一支試管中，加入足量 CaCl2或BaCl2	有白色沉淀產(chǎn)生	該氫氧化鈉溶液已變質(zhì)
b．將步驟a所得的液體靜置，取上層清液于另一支試管中，滴加無色酚酞（或CuSO4溶液）	酚酞變紅（或產(chǎn)生藍色沉淀）	該氫氧化鈉溶液已部分變質(zhì)

實驗步驟a中加入的試劑必須足量的原因是：完全除去Na₂CO₃
【拓展探究】乙同學又嘗試通過實驗除去該氫氧化鈉溶液中含有的碳酸鈉，方案如下：
向該溶液中加入適量的Ca（OH）₂或Ba（OH）₂溶液，充分反應后，經(jīng)過濾操作，即可除去該氫氧化鈉溶液中含有的雜質(zhì)．
Ⅲ．丙同學查閱資料得知：碳酸鈉與稀鹽酸反應分兩步進行：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，他取14.6g變質(zhì)的氫氧化鈉固體樣品（不含水）于錐形瓶中，加入50.0g水，充分溶解，再向錐形瓶中滴加的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為7.3%的稀鹽酸．實驗測得加入稀鹽酸的質(zhì)量與錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量關系如圖2所示．下列說法正確的是BC．
A．N點的溶液表示氫氧化鈉被恰好完全反應
B．PQ段（不含P點）溶液的pH＜7
C．NP段表示產(chǎn)生氣體的過程，a的值為210.2
D．該固體樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為8.0g．

Answer 1

分析 Ⅰ、根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)進行分析，含有金屬元素的物質(zhì)不可能是酸，根據(jù)物質(zhì)的溶解度可以計算出所形成的溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，堿性溶液的pH大于7，碳酸鈉能夠與鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳氣體；
Ⅱ、氫氧化鈉能夠和二氧化碳反應產(chǎn)生碳酸鈉和水而變質(zhì)分析；碳酸鈉能夠和氯化鈣等反應產(chǎn)生碳酸鈣沉淀和水；氫氧化鈉能夠使酚酞試液變成紅色；碳酸鈉能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，據(jù)此分析解答即可；
Ⅲ、根據(jù)氫氧化鈉和鹽酸反應生成氯化鈉和水，碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉，所以加入鹽酸后，錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量增大幅度大，碳酸氫鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，所以錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量增大幅度小，所以MN段是氫氧化鈉和鹽酸、碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉的過程，NP段是碳酸氫鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳的過程，然后結合題中的數(shù)據(jù)進行計算．

解答 解：Ⅰ、【交流討論】受損標簽中含有鈉元素，酸中不含有金屬元素，故不可能是酸，故填：A；
【得出結論】根據(jù)常溫下碳酸氫鈉的溶液為9.6g，可判斷常溫下碳酸氫鈉的飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=$\frac{9.6g}{9.6g+100g}$×100%=8.8%，標簽上的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是10%，故不可能是碳酸氫鈉，故填：NaHCO₃；
（1）溶液的pH大于7，說明溶液呈堿性，而氯化鈉的溶液呈中性，故不可能是氯化鈉溶液，故填：NaCl；
（2）加入某種試劑，會產(chǎn)生大量的氣泡，說明是碳酸鈉與酸的反應，故不會是氫氧化鈉，應該是碳酸鈉，加入的試劑是酸，可以是鹽酸也可以是稀硫酸，故填：鹽酸，Na₂CO₃；Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
Ⅱ、【猜想與假設】氫氧化鈉能夠和二氧化碳反應產(chǎn)生碳酸鈉和水而變質(zhì)；故填：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
【實驗與結論】根據(jù)實驗結論：該氫氧化鈉溶液已變質(zhì)，說明其中含有碳酸鈉，所以要檢驗是否含有碳酸根即可，又因為第二步中需要檢驗是否含有氫氧根，而碳酸鈉也顯堿性，所以第一步加入的試劑不僅要驗證出有碳酸根離子，還需要除去碳酸根離子，所以加入試劑氯化鈣即可，因為氯化鈣顯中性，與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，氯化鈉也顯中性，所以加入氯化鈣，如果有白色沉淀生成，說明有碳酸鈉存在，即已經(jīng)變質(zhì)；將步驟a所得的液體靜置，取上層清液于另一支試管中，滴加酚酞試液，如果變紅，說明溶液顯堿性，即含有氫氧化鈉，說明部分變質(zhì)；故填：CaCl₂或BaCl₂；無色酚酞（或CuSO₄溶液）；
酚酞變紅（或產(chǎn)生藍色沉淀）；
【拓展與應用】除去碳酸鈉主要是除去其中的碳酸根離子，可以用鈣離子把碳酸根離子沉淀出來，又因為不能引入新的雜質(zhì)，所以加入氫氧化鈣就行，然后通過過濾將碳酸鈣沉淀過濾出來；故填：Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；過濾；
Ⅲ、氫氧化鈉和鹽酸反應生成氯化鈉和水，碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉，所以加入鹽酸后，錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量增大幅度大，碳酸氫鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，所以錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量增大幅度小，所以MN段是氫氧化鈉和鹽酸、碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉的過程，NP段是碳酸氫鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳的過程，
與碳酸氫鈉反應的鹽酸質(zhì)量為50g，設混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為x，生成二氧化碳質(zhì)量為y
Na₂CO₃-----HCl-----CO₂↑
106             36.5       44
 x        50g×7.3%       y
  $\frac{106}{x}$=$\frac{36.5}{50g×7.3%}$     x=10.6g
 $\frac{36.5}{50g×7.3%}$=$\frac{44}{y}$       y=4.4g
所以氫氧化鈉的質(zhì)量是：14.6g-10.6g=4g，
反應后錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量是：150g+64.6g-4.4g=210.2g，
A、通過推導可知，N點的溶液表示氫氧化鈉與鹽酸反應生成氯化鈉和水，碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉，故A錯誤；
B、通過推導可知，PQ段（不含P點）溶液的pH＜7，故B正確；
C、反應后錐形瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量是：a=150g+64.6g-4.4g=210.2g，故C正確；
D、氫氧化鈉的質(zhì)量是：14.6g-10.6g=4g，故D錯誤．
故選：BC．

點評 本題綜合利用了物質(zhì)的組成、物質(zhì)的溶解性、溶液的酸堿性及物質(zhì)的變化規(guī)律對未知物質(zhì)進行鑒別，體現(xiàn)運用化學知識分析問題、解決問題的能力．