Question

純堿（Na₂CO₃）水溶液的pH  ①

 

  （填“大于”“小于”或“等于“）7．某活動小組的同學準備利用氫氧化鈣、純堿制得燒堿（NaOH），反應的化學方程式為Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，他們將這兩種物質的溶液混合后過濾，得濾渣和濾液，對濾液中溶質的成分進行探究：
【思考與交流】（1）從反應方程式可知，濾液中一定有  ②

 

  （填化學式）．若往其中加入酚酞試液，則溶液顯③

 

色．
（2）由于反應物的用量未控制好，所以濾液中還可能有多余的反應物．
【猜想與假設】小肖同學認為：可能還有Na₂CO₃和Ca（OH）₂．小譚同學認為：可能還有Na₂CO₃．小張同學認為：可能還有Ca（0H）2．【討論與交流】經過討論，大家一致認為  ④

 

  同學的猜想不合理．其理由是⑤

 

．
【活動與探究】小譚同學取原濾液向其中加入CaCl₂溶液，觀察到⑥

 

，于是得出該濾液的溶質中還有Na₂CO₃的結論，證實了自己的猜想．小張同學取原濾液向其中加入Na₂CO₃溶液，無現象，據此否定了自己的猜想；他又重新取原濾液，向其中傾倒一定量的稀硫酸，觀察到  ⑦

 

，得到了和小譚同學相同的結論．
經過上述同學的共同努力，大家終于對濾液中溶質的成分得出了正確結論．
【探索與拓展】現有一份由NaOH和Na₂CO₃組成的混合物29.2克．為測定其中Na₂CO₃的質量分數，該實驗小組先將稀硫酸溶液逐漸加入上述混合物中，發生反應：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，產生氣體的質量與所加稀硫酸質量的關系如圖所示（假設A點處所加稀硫酸恰好反應完全）．據圖計算：（1）原混合物中Na₂CO₃的質量分數．（2）A點所示溶液中溶質的質量分數．（計算結果保留小數點后一位）

Answer 1

分析：①純堿（Na₂CO₃）雖然屬于鹽類物質，但其水溶液呈堿性；溶液的pH與溶液酸堿性關系為：pH＞7，溶液呈堿性，pH=7，溶液呈中性，pH＜7，溶液呈酸性；
【思考與交流】根據反應的化學方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，因此所得濾液中一定含有生成的氫氧化鈉；氫氧化鈉溶液呈堿性，酚酞遇堿性溶液變成紅色；
【討論與交流】由Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，因此，碳酸鈉與氫氧化鈣不可能同時出現剩余，因此它們還可以繼續發生反應；
【活動與探究】根據碳酸鈉的性質可知，碳酸鈉可與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，可與稀硫酸反應放出二氧化碳氣體，因此，加入氯化鈣溶液可觀察到產生白色沉淀，加入稀硫酸可觀察到有大量氣泡產生；
【探索與拓展】（1）由產生氣體的質量與所加稀硫酸質量的關系圖可知，反應放出二氧化碳的質量為8.8g，根據反應的化學方程式，由產生二氧化碳的質量計算樣品中碳酸鈉的質量，碳酸鈉質量與樣品質量比可計算出原混合物中Na₂CO₃的質量分數；
（2）恰好完全反應A點所示溶液為硫酸鈉溶液，其中溶質硫酸鈉由樣品中氫氧化鈉、碳酸鈉分別與稀硫酸反應生成的硫酸鈉，分別根據反應的化學由碳酸鈉、氫氧化鈉質量計算生成硫酸鈉的質量；利用質量守恒定律，計算出恰好完全反應時所得溶液的質量；最后使用溶質質量分數定義式計算所得溶液中溶質的質量分數

解答：解：①純堿（Na₂CO₃）水溶液呈堿性，pH大于7；
故答案為：大于；
【思考與交流】根據反應的化學方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，氫氧化鈉溶解在反應后的溶液中，因此所得濾液中一定含有生成的氫氧化鈉；氫氧化鈉溶液呈堿性，能使無色酚酞變成紅色；
故答案為：NaOH；紅；
【討論與交流】小肖同學認為：可能還有Na₂CO₃和Ca（OH）₂，這顯然出反應Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH相矛盾，既然兩物質可以發生反應就不會同時產生剩余；
故答案為：小肖；Na₂CO₃和Ca（OH）₂能發生反應，兩種物質不可能同時存在；
【活動與探究】⑥根據碳酸鈉能與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，因此，加入的氯化鈣溶液可觀察到出現白色沉淀；
故答案為：有白色沉淀產生；
⑦根據碳酸鈉能與稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，加入稀硫酸時，會出現溶液中有大量氣泡產生；
故答案為：溶液中有大量氣泡產生；
【探索與拓展】設碳酸鈉的質量為x，反應生成硫酸鈉的質量為y
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106           142       44
x             y        8.8g

106

x

=

44

8.8g

  x=21.2g

142

y

=

44

8.8g

  y=28.4g
原混合物中Na₂CO₃的質量分數=

21.2g

29.2g

×100%=72.6%
樣品混合物中氫氧化鈉的質量=29.2g-21.2g=8g，
設8g氫氧化鈉與稀硫酸反應生成硫酸鈉的質量為z
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O
 80           142
 8g            z

80

8g

=

142

z

  z=14.2g
A點所示溶液中溶質的質量分數=

28.4g+14.2g

29.2g+150g-8.8g

×100%=25%
答：（1）原混合物中Na₂CO₃的質量分數72.6%；（2）A點所示溶液中溶質的質量分數25%．

點評：曲線的折點表示反應放出氣體達到最大值，即此時恰好完全反應；根據質量守恒定律，此時所得溶液質量=樣品質量+所加稀硫酸質量-放出氣體質量．