Question

某研究性课题小组对氢氧化钠溶液和稀盐酸中和反应的有关问题，进行了如下探究：

I：（1）甲同学为了证明氢氧化钠溶液与稀盐酸能够发生反应，设计并完成了如图1所示实验，则X是_____溶液。

（2）乙同学用传感器探究稀NaOH溶液与稀盐酸反应过程中温度和pH的变化测定结果

如图2所示。通过分析可知，稀NaOH溶液与稀盐酸反应会_____（填“放出”或“吸收”）热量。60s 时，溶液中的阴离子为_____（写离子符号）。

Ⅱ：丙同学为了验证上述实验，也将盐酸滴入某氢氧化钠溶液中，发现有气泡产生，他认为该氢氧化钠溶液已经变质，原因用化学方程式可表示为_____。

为了测定该氢氧化钠溶液中碳酸钠的质量分数，丙同学设计了如图3所示的实验装置。已知分液漏斗中装有10%的稀盐酸，装置内试剂均足量。

[实验步骤]①按如图3连接好装置后，并检查装置气密性；

②关闭K₁和K₂，向B装置中加入100.0g 该氢氧化钠溶液样品（忽略原装置内空气中二氧化碳对实验的影响） ；

③打开K₂，向锥形瓶内滴加盐酸，直到B中不再产生气泡为止；

④打开K₁关闭K₂， 通入一段时间空气，至装置C中不再产生沉淀为止；

[实验分析]①A装置的作用是_____。

②若缺少步骤④，则测定结果将_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

[实验反思]①有同学提出，图3装置不变，可以分别称量装置C反应前后的质量，其差量为装置B中反应生成的二氧化碳质量，经进一步计算可求得碳酸钠的质量分数，你是否同意该同学的意见？_____（ 填“同意”或“不同意”）。

②下列各项措施中，能提高测定准确度的是_____（填字母序号）

A 缓缓滴加稀盐酸

B 增加盐酸的浓度

C 把稀盐酸换成稀硫酸

D 在装置B、C之间先后增加盛有饱和NaHCO₃和浓硫酸的洗气瓶

[定量分析]改进装置后，将装置C中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称得固体质量为3.94g。 计算该氢氧化钠溶液中碳酸钠的质量分数。_____（写出计算过程）。

Answer

酚酞 放出 除去空气中的二氧化碳气体 偏小 不同意 A 2.12%

【解析】

氢氧化钠溶液与稀盐酸反应生成氯化钠和水，氢氧化钠变质的原因是吸收了空气中的二氧化碳，同时生成碳酸钠和水，稀硫酸和碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳。

I：（1）氢氧化钠溶液与稀盐酸反应生成氯化钠和水，图1酸碱中和反应的颜色变化，溶液先变红再变无色是用了指示剂的原因，在氢氧化钠溶液中变红的指示剂为酚酞试液，故X是酚酞溶液。

（2）由图2可知，随着反应的进行，在反应结束前，温度是逐渐升高的，故稀NaOH溶液与稀盐酸反应会放出热量；在反应进行中，溶液的pH值小于7逐渐到大于7，得出此反应是往盐酸溶液中逐渐滴加氢氧化钠溶液，在约45秒时，溶液pH=7，反应恰好完全，60s 时，氢氧化钠溶液过量，溶液中的阴离子为氯离子，氢氧根离子，离子符号为。

Ⅱ：氢氧化钠变质的原因是吸收了空气中的二氧化碳，同时生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为。

[实验分析]

①此实验是B装置产生的二氧化碳鼓入C装置完成实验及数据的测定。为了使B装置产生的二氧化碳全部进入C装置，用空气促使气体进入，而空气中的二氧化碳会影响到C装置的数据测定。故A装置的作用是除去空气中的二氧化碳气体。

②若缺少步骤④，即反应停止后就停止通入空气，则反应生成的二氧化碳无法全部进入吸收装置C，测得二氧化碳的质量会偏小，测得碳酸钠的质量会偏小。

[实验反思]

①盐酸具有挥发性，二氧化碳气体中可能含有氯化氢气体，会导致装置C中的质量增加，求得碳酸钠的质量分数偏大，故不同意。

②A、缓缓滴加稀盐酸，可以避免反应太块，导致生成的二氧化碳气流流速过快，引起二氧化碳不充分吸收，可以提高准度，故A正确；
B、增加盐酸的浓度，会挥发出氯化氢气体，反应速率加快，导致生成的二氧化碳气流流速过快，不能提高准度，故B不正确；
C、稀硫酸和碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，反应速率较快，导致生成的二氧化碳气流流速过快，不能提高准度，故C不正确。

D、挥发出来的HCl进入盛有NaHCO3溶液的洗气甁，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑使得生成的二氧化碳偏多，造成误差，不可以提高准度，故D不正确。故选A。

[定量分析]

设碳酸钠的质量为x

由化学方程式可知：

该氢氧化钠溶液中碳酸钠的质量分数为：。