Question

Ⅰ．探究：實驗室有一瓶保管不當的試劑（如圖），其殘缺的標簽中只剩下“Na”和“10%”字樣．已知它是無色液體，是初中化學常用的試劑．小強和小華同學很感興趣，決定對其成分進行探究．

提出問題：這瓶試劑可能是什么溶液呢？
交流討論：根據受損標簽的情況判斷，這瓶試劑不可能是______
A．酸           B．堿          C．鹽
查閱資料：①初中化學常見的含鈉化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃．
②Na₂CO₃和NaHCO₃溶液都呈堿性．
③測定室溫（20℃）時，四種物質的溶解度的數據如下：

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

得出結論：小華根據試劑瓶標注的溶質質量分數10%和上表中的溶解度的數據判斷，這瓶試劑不可能是______．
設計實驗并繼續探究：
（1）小強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______．
（2）小強為了確定該溶液是哪種溶液，他又進行了如下實驗：

操作步驟	實驗現象	結論及化學方程式
取樣于試管中，滴加 ______	產生大量的氣泡	該溶液是______，反應的化學方程式 ______

拓展與應用：確定該溶液還可以選擇與小強不同的試劑，你選擇的試劑是______（要求類別不同），對應的現象是______．
反思與評價：小淇認為上述探究存在問題，她的理由是______．
Ⅱ．計算：某固體物質由MgSO₄和NaOH組成，取24.0g該固體混合物溶于水后，向所得的混合物中逐滴加入質量分數為15%的硫酸溶液，加入的稀H₂SO₄的體積x（單位：mL）與所得沉淀質量y（單位：g）有如圖所示的關系，求該固體混合物中NaOH、MgSO₄的質量各為多少克？（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】分析：【交流討論】根據酸、堿、鹽的組成特點及標簽可見部分，猜測該溶液不可能屬于哪類物質的溶液；
【得出結論】根據溶液中溶質溶解度與飽和溶液中溶質的質量分數的關系，由常溫下各物質的溶解度及該溶液中溶質質量分數，判斷溶液的可能性；
【設計并實驗】（1）根據三種物質溶液的酸堿性及所測定溶液的酸堿度，對溶液的可能做出判斷；
（2）利用碳酸鈉、氫氧化鈉性質差異及所設計實驗中的現象，判斷所采取的鑒別所用試劑、現象及結論；
【拓展與應用】根據碳酸鈉、氫氧化鈉的性質差異，另選一種試劑完成兩種物質的鑒別；
【反思與評價】根據氫氧化鈉易于與二氧化碳反應也會產生碳酸鈉分析；
物質之間的反應有2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O，MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓，Mg（OH）₂+H₂SO₄═MgSO₄+2H₂O；由圖示數據可知，開始加入硫酸至29.7mL時，是因為硫酸在與氫氧化鈉反應，A～B段是硫酸與氫氧化鎂沉淀的反應，利用氫氧化鎂與硫酸反應的化學方程式，可計算出MgSO₄和NaOH反應生成沉淀的質量；然后再利用MgSO₄和NaOH反應計算出固體物質中MgSO₄的質量；然后NaOH的質量即可求出．
解答：解：【交流討論】破損標簽可見部分為鈉元素，可判斷該物質由金屬元素與根組成，而酸類物質由氫元素與酸根所組成，可判斷該物質不可能為酸；
【得出結論】根據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質量分數=×100%=8.8%＜10%，因此可判斷該溶液不可能為碳酸氫鈉溶液；
【設計并實驗】（1）由于氫氧化鈉、碳酸鈉溶液都為堿性，溶液pH都大于7，只有氯化鈉溶液的pH=7，所以該瓶pH大于7的溶液不可能是氯化鈉溶液；
（2）根據碳酸鈉能與鹽酸反應放出二氧化碳而氫氧化鈉與鹽酸反應無明顯現象，因此，可推斷鑒別兩物質時所加入的試劑為稀鹽酸，碳酸鈉與鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，觀察有氣泡可說明該物質為碳酸鈉，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
【拓展與應用】利用CaCl₂ 或Ca（OH）₂ 等能與碳酸鈉反應生成白色碳酸鈣沉淀，而與氫氧化鈉不能反應而無明顯現象，可使用CaCl₂ 或Ca（OH）₂ 等鑒別NaOH溶液和Na₂CO₃溶液，共同的現象是產生白色沉淀；
【反思與評價】氫氧化鈉易于與二氧化碳反應也會產生碳酸鈉，因此上述探究存在問題的理由是該溶液也有可能是放置較長時間已變質的NaOH溶液；
解：由圖示數據可知，與氫氧化鎂沉淀反應的硫酸溶液的體積為：89mL-29.7mL=59.3mL，則H₂SO₄質量為：59.3mL×1.1g/mL×15%≈9.8g，
設參與反應的沉淀氫氧化鎂的質量為x，
Mg（OH）₂+H₂SO₄═MgSO₄+2H₂O
58         98
x         9.8g
=
解之得：x=5.8g
②設參與反應的MgSO₄的質量為y，
 MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓，
120                  58
y                    5.8g
=
y=12g；
所以氫氧化鈉的質量為24g-12g=12g
答：該固體中MgSO₄的質量為12g；NaOH的質量為12g．

故答案為：【交流討論】A；  
【得出結論】NaHCO₃； 
【設計并實驗】（1）NaCl；  （2）稀鹽酸（硫酸）；  Na₂CO₃；  Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；   
【拓展與應用】CaCl₂ 或Ca（OH）₂ 等；  產生白色沉淀； 
【反思與評價】該溶液也有可能是放置較長時間已變質的NaOH溶液；
Ⅱ．解：由圖示數據可知，與氫氧化鎂沉淀反應的硫酸溶液的體積為：89mL-29.7mL=59.3mL，則H₂SO₄質量為：59.3mL×1.1g/mL×15%≈9.8g，
設參與反應的沉淀氫氧化鎂的質量為x，
Mg（OH）₂+H₂SO₄═MgSO₄+2H₂O
58         98
x         9.8g
=
解之得：x=5.8g
②設參與反應的MgSO₄的質量為y，
 MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓，
120                  58
y                    5.8g
=
y=12g；
所以氫氧化鈉的質量為24g-12g=12g
答：該固體中MgSO₄的質量為12g；NaOH的質量為12g．
點評：本題考查了破損標簽試劑的確定，綜合利用了物質的組成、物質的溶解性、溶液的酸堿性及物質的變化規律對未知物質進行鑒別并利用化學方程式進行計算，解答時需認真分析圖示數據和已知條件以及物質間反應的情況，才能正確解答，體現學生運用化學知識分析問題、解決問題的能力．