Question

5．某學習小組對課本中“食鹽常用于制氯氣、燒堿”的內容產生興趣．在老師的指導下，用自制的實驗裝置（主體部分如圖1所示）進行電解飽和食鹽水制取氫氧化鈉的實驗．一段時間后，關閉電源，從K處導出部分溶液作為待測液進行如下探究．

I．請寫出電解飽和食鹽水的化學方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
Ⅱ．忽略其他可能發(fā)生的反應對本實驗的影響．
【探究活動一】檢驗待測液中含有氫氧化鈉
（1）同學們選用某種酸堿指示劑對待測液進行檢驗，請你將實驗報告填寫完整．

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
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．

【探究活動二】測定待測液中氫氧化鈉的質量分數
【實驗1】用酸堿中和法測定
甲組同學稱取一定質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】逐滴加入質量分數為10%的稀鹽酸，邊加邊振蕩，用pH計測定溶液的pH，所得數據如表：

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的化學方程式：NaOH+HCl═NaCl+H₂O．
（3）利用氫氧化鈉與稀鹽酸恰好完全反應時的實驗數據，計算所稱取待測液中氫氧化鈉的質量，應選用稀鹽酸的體積為9.8mL．還缺少的一個數據是稀鹽酸的密度．
【實驗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：2NaOH+MgCl₂═Mg（OH）₂↓+2NaCl．
乙組同學按如圖2所示的實驗步驟進行實驗．
（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．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（寫出實驗步驟、現象和結論）．
（5）利用沉淀物的質量計算氫氧化鈉的質量分數為16%（寫出計算過程）．
（6）若缺少步驟④的操作，所測定氫氧化鈉的質量分數將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“沒影響”）．

Answer 1

分析 I．根據反應物、生成物，寫出電解飽和食鹽水的化學方程式；
（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生成氯化鈉和水；
（3）向氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸時，溶液的堿性減弱，pH減小，當pH=7時，氫氧化鈉和稀鹽酸恰好完全反應；
（4）為了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；
（5）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；根據化學方程式進行計算；
（6）利用沉淀物的質量計算氫氧化鈉的質量分數時，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偏大．

解答 解：I．電解飽和食鹽水的化學方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（1）實驗步驟：向待測液中滴加幾滴酚酞試液；實驗現象：酚酞試液變紅色；實驗結論：待測液中含有氫氧化鈉；
（2）氫氧化鈉與稀鹽酸反應的化學方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O；
（3）利用氫氧化鈉與稀鹽酸恰好完全反應時的實驗數據，計算所稱取待測液中氫氧化鈉的質量時，應選用稀鹽酸的體積為9.8mL，因為這時氫氧化鈉和稀鹽酸恰好完全反應；還缺少的一個數據是稀鹽酸的密度．
（4）步驟②加入的氯化鎂溶液必需足量，其目的是使氫氧化鈉完全反應；滴加一定量氯化鎂溶液后，判斷所加氯化鎂溶液是否足量的具體操作：靜置，取上層清液于試管中，向試管中滴加氫氧化鈉溶液，產生白色沉淀，氯化鎂已經過量．
（5）步驟③過濾出的沉淀物是氫氧化鎂，則設氫氧化鈉的質量為x．
2NaOH+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+2NaCl
80                       58
x                         11.6g
則$\frac{80}{58}=\frac{x}{11.6g}$，解得x=16g．
故氫氧化鈉溶液的質量分數為：$\frac{16g}{100g}×100%$=16%．
（6）利用沉淀物的質量計算氫氧化鈉的質量分數，若缺少步驟④的操作，沉淀中因含有其他雜質而質量偏大，所測定氫氧化鈉的質量分數將偏大．
故答案為：
I．2NaCl+2H₂O$\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；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；
（5）16%；（6）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．