Question

实验室有一瓶保管不当的试剂（如图1），其残缺的标签中只剩下“Na”和“10%”字样．已知它是无色液体，是初中化学常用的试剂．小强和小华同学很感兴趣，决定对其成分进行探究：

【提出问题】这瓶试剂可能是什么溶液呢？
【交流讨论】根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是

 

．
A．酸       B．碱     C．盐
【查阅资料】
Ⅰ．初中化学常见的含钠化合物有NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃．
Ⅱ．Na₂CO₃和NaHCO₃溶液都呈碱性．
Ⅲ．测定室温（20℃）时，四种物质的溶解度的数据如表：

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
溶解度/g	36	109	215	9.6

【得出结论】小华根据试剂瓶标注的溶质质量分数10%和表中的溶解度的数据判断，这瓶试剂不可能是

 

．
【作出猜想】①可能是

 

溶液；②可能是Na₂CO₃溶液；③可能是NaCl．
【设计并实验】
（1）小强用洁净的玻璃棒蘸取该溶液滴在pH试纸上，测得pH＞7，这瓶试剂不可能是

 

．
（2）小强为了检验该溶液是NaOH溶液还是Na₂CO₃溶液，他又进行了如下实验：

操作步骤	实验现象	结论及化学方程式
取样于试管中， 滴加氢氧化钙溶液		猜想②正确 相关的化学方程式

【实验反思】
小华同学用上述溶液对实验室制取CO₂气体的废液进行后续探究，他向100克的废液中逐滴加入上述Na₂CO₃溶液．实验过程中加入Na₂CO₃溶液质量与产生沉淀或气体的质量关系如图2所示；加入Na₂CO₃溶液的质量与溶液的PH变化关系如图3所示
（3）小华同学所取废液中的溶质含

 

．
（4）图2中b→c段反应过程中溶液的pH变化情况可用图3中

 

段表示．
（5）图2中b和x的值分别为

 

克和

 

克．

Answer 1

考点：缺失标签的药品成分的探究,溶质的质量分数、溶解性和溶解度的关系,溶液的酸碱性与pH值的关系,盐的化学性质,常见的氧化物、酸、碱和盐的判别,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：【交流讨论】根据物质的性质进行分析，含有金属元素的物质不可能是酸；
【得出结论】根据物质的溶解度可以计算出所形成的溶液的溶质质量分数解答；【作出猜想】根据题中信息解答；
【设计并实验】碱性溶液的pH大于7，碳酸钠能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，据此分析解答即可．
【实验反思】根据加入的碳酸钠先与盐酸反应，把盐酸消耗完了，才开始与氯化钙反应，开始生成沉淀，最后到达最高点说明已经反应完了进行解答．

解答：解：
【交流讨论】受损标签中含有钠元素，酸中不含有金属元素，故不可能是酸，故填：A；
【得出结论】根据20℃时各物质的溶解度，可以计算出其饱和溶液的溶质质量分数，
NaCl：

36g

136g

×100%≈24.5%；
NaOH

109g

209g

×100%≈52.2%；
Na₂CO_3：

215g

315g

×100%≈68.3%；
NaHCO_3：

9.6g

109.6g

×100%≈8.8%；
标签上的溶质质量分数是10%，故不可能是碳酸氢钠，故填：NaHCO₃；
【作出猜想】该物质可能是氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或氯化钠溶液，故填：NaOH；
【设计并实验】
（1）溶液的pH大于7，说明溶液呈碱性，而氯化钠的溶液呈中性，故不可能是氯化钠溶液，故填：NaCl；
（2）若猜想②正确，则碳酸钠能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，故填：有白色沉淀生成，Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
【实验反思】
（3）由图2可知，加入的碳酸钠先与盐酸反应，把盐酸消耗完，才开始与氯化钙反应，开始生成沉淀，故小华同学所取废液中的溶质含CaCl₂和HCl；
（4）图1中中b→c段反应过程中是碳酸钠溶液和氯化钙反应，生成沉淀，溶液中性，所以图1中b→c0段反应过程中溶液的pH变化情况可用图2中h-k段曲线表示；
（5）根据题意可知碳酸钠先与盐酸反应，再与氯化钙反应，由图示可知碳酸钠与盐酸反应生成气体2.2g，碳酸钠与氯化钙反应，生成沉淀5.0g．
设生成2.2g气体所需的Na₂CO₃的质量为y，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
 106             44
  y              2.2g

106

y

=

44

2.2g

解得，y=5.3g；
Na₂CO₃溶液的质量

5.3g

10%

=53g，所以图1中b点的值为53；
生成沉淀5.0g所需Na₂CO₃的质量为z．则
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106          100
z             5g

106

100

=

z

5g

z=5.3g
Na₂CO₃溶液的质量

5.3g

10%

=53g，
x的值为53g+53g=106g
答案：
【交流讨论】A；
【得出结论】NaHCO₃；
【作出猜想】NaOH；
【设计并实验】
（1）NaCl；
 （2）白色浑浊，Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH；
【实验反思】
（3）CaCl₂和HCl；      
（4）h-k；
（5）53，106．

点评：本题考查了破损标签试剂的确定，完成此题，可以依据破损标签的部分已经有关物质的性质进行．要求同学们熟练掌握有关物质的性质，以便灵活应用．