Question

保持實驗室干凈整潔、實驗用品的整齊有序會給做實驗帶來許多便利．為此，某實驗小組做完實驗后主動提出留下幫助實驗員整理儀器．整理過程中，藝博和謝笛兩名同學發現實驗用品櫥的一角放著一瓶標簽已破損氫氧化鈉溶液，決定對其進行探究．
（1）該溶液可以與空氣中的______反應而發生變質，其是否變質呢？旁邊的謝笛同學提出如下三種方法來檢驗，你認為合理的是______．（填“方法一”或“方法二”或“方法三”）
方法一：取樣，用pH試紙測溶液酸堿度，若pH＜7，則說明該溶液沒有變質．
方法二：取樣加入硫酸銅溶液，若有藍色沉淀產生，則說明溶液已變質．
方法三：取樣，加入氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則說明溶液已變質．
藝博同學提出了更為簡單的方法，他進行了取樣并加入稀鹽酸，觀察到樣品中______（填實驗現象），由此得出結論，該瓶試劑未變質．在此過程中涉及的反應化學方程式為______．
（2）在上述實驗中是否發生了化學反應呢，如何來證明？聰明的藝博認為只要借助酚酞試液就可以判斷，其理由是______．
（3）謝笛同學提出利用已學的化學知識粗略計算樣品中NaOH溶液的溶質質量分數，重新書寫標簽．藝博同學依據中和反應的原理，設計了如下實驗方案，并進行了其操作．
第一步：向錐形瓶中加入15mL的該NaOH溶液樣品；
第二步：向上述燒杯中滴2滴酚酞試液，充分振蕩；
第三步：向20mL的量筒里注入20mL溶質質量分數為5%的鹽酸；
第四步：用膠頭滴管吸取少許量筒中的鹽酸，逐滴滴入上述燒杯中，一直滴到燒杯中溶液由紅色剛剛變成無色為止．停止滴入鹽酸后，膠頭滴管中殘留的鹽酸應______（填操作過程）．
第五步：記錄實驗數據，其在量筒中的液面如圖所示，已知A與B、B與C刻度均相差1mL，如果A刻度為7，量筒中鹽酸的體積是______ mL．
第六步：計算，確定該氫氧化鈉溶液中NaOH的溶質質量分數．（請寫出具體的計算過程，氫氧化鈉溶液和鹽酸密度均以1.0g/mL計，結果保留一位小數）

Answer 1

解：（1）①氫氧化鈉可以和空氣中的二氧化碳生成碳酸鈉而變質，檢驗是否變質，通過檢驗碳酸鈉存在即可；
②碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液均呈堿性，用PH試紙或滴加酚酞試液無法檢驗，故方法一、方法二不合理；氫氧化鈉與氯化鋇不反應，碳酸鈉與氯化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，可加入氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則說明溶液已變質，故方法三合理；
③加入稀鹽酸，氫氧化鈉與鹽酸發生中和反應，碳酸鈉與鹽酸反應有二氧化碳氣體生成，可以用滴加鹽酸的方法來檢驗氫氧化鈉是否變質；藝博進行試驗，無明顯氣泡產生，該瓶試劑沒有變質；
（3）計算氫氧化鈉質量分數，根據化學方程式：HCl+NaOH═NaCl+H₂O，計算出消耗氯化氫的質量，求出氫氧化鈉的質量，進而求出氫氧化鈉質量分數；
有步驟五可知：消耗鹽酸體積，20-6.2=13.8ml； 氯化氫的質量為：13.8×1.0×5%=0.69g；
設與0.69g氯化氫反應需與xg氫氧化鈉
HCl+NaOH═NaCl+H₂O
36.5 40
0.69g xg
=，x≈0.76
氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為：×100%≈5.1%．
故答案為：
（1）CO₂，方法三
（2）無明顯氣泡產生，HCl+NaOH═NaCl+H₂O
（3）通過觀察溶液顏色的變化判斷反應的發生
（4）將剩余液滴回到量筒中；6.2 mL
消耗鹽酸體積，20-6.2=13.8ml； 氯化氫的質量為：13.8×1.0×5%=0.69g；
設與0.69g氯化氫反應需與xg氫氧化鈉．
HCl+NaOH═NaCl+H₂O
36.5 40
0.69g xg
=，x≈0.76
故氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為：×100%≈5.1%．
分析：（1）氫氧化鈉溶液可以和空氣中的二氧化碳反應，生成碳酸鈉，檢驗是否變質就是檢驗有沒有碳酸鈉存在；
（2）酚酞遇堿變紅色，可以通過顏色變化判斷反應發生；
（3）根據反應HCl+NaOH═NaCl+H₂O，由滴加的鹽酸的溶質的質量，計算氫氧化鈉質量，進而求出氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數．
點評：本題考查了學生“NaOH溶液吸收空氣中的CO₂生成Na₂CO₃；Na₂CO₃溶液中加入鋇鹽溶液生成CaCO₃白色沉淀和酚酞試液變色”及溶質質量分數的計算的有關知識，題目通過藥品是否變質的探究培養了學生的實驗探究能力，通過溶質質量分數的計算增強計算能力．