Question

保持实验室干净整洁、实验用品的整齐有序会给做实验带来许多便利．为此，某实验小组做完实验后主动提出留下帮助实验员整理仪器．整理过程中，艺博和谢笛两名同学发现实验用品橱的一角放着一瓶标签已破损氢氧化钠溶液，决定对其进行探究．
（1）该溶液可以与空气中的______反应而发生变质，其是否变质呢？旁边的谢笛同学提出如下三种方法来检验，你认为合理的是______．（填“方法一”或“方法二”或“方法三”）
方法一：取样，用pH试纸测溶液酸碱度，若pH＜7，则说明该溶液没有变质．
方法二：取样加入硫酸铜溶液，若有蓝色沉淀产生，则说明溶液已变质．
方法三：取样，加入氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则说明溶液已变质．
艺博同学提出了更为简单的方法，他进行了取样并加入稀盐酸，观察到样品中______（填实验现象），由此得出结论，该瓶试剂未变质．在此过程中涉及的反应化学方程式为______．
（2）在上述实验中是否发生了化学反应呢，如何来证明？聪明的艺博认为只要借助酚酞试液就可以判断，其理由是______．
（3）谢笛同学提出利用已学的化学知识粗略计算样品中NaOH溶液的溶质质量分数，重新书写标签．艺博同学依据中和反应的原理，设计了如下实验方案，并进行了其操作．
第一步：向锥形瓶中加入15mL的该NaOH溶液样品；
第二步：向上述烧杯中滴2滴酚酞试液，充分振荡；
第三步：向20mL的量筒里注入20mL溶质质量分数为5%的盐酸；
第四步：用胶头滴管吸取少许量筒中的盐酸，逐滴滴入上述烧杯中，一直滴到烧杯中溶液由红色刚刚变成无色为止．停止滴入盐酸后，胶头滴管中残留的盐酸应______（填操作过程）．
第五步：记录实验数据，其在量筒中的液面如图所示，已知A与B、B与C刻度均相差1mL，如果A刻度为7，量筒中盐酸的体积是______ mL．
第六步：计算，确定该氢氧化钠溶液中NaOH的溶质质量分数．（请写出具体的计算过程，氢氧化钠溶液和盐酸密度均以1.0g/mL计，结果保留一位小数）

Answer 1

解：（1）①氢氧化钠可以和空气中的二氧化碳生成碳酸钠而变质，检验是否变质，通过检验碳酸钠存在即可；
②碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液均呈碱性，用PH试纸或滴加酚酞试液无法检验，故方法一、方法二不合理；氢氧化钠与氯化钡不反应，碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀，可加入氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则说明溶液已变质，故方法三合理；
③加入稀盐酸，氢氧化钠与盐酸发生中和反应，碳酸钠与盐酸反应有二氧化碳气体生成，可以用滴加盐酸的方法来检验氢氧化钠是否变质；艺博进行试验，无明显气泡产生，该瓶试剂没有变质；
（3）计算氢氧化钠质量分数，根据化学方程式：HCl+NaOH═NaCl+H₂O，计算出消耗氯化氢的质量，求出氢氧化钠的质量，进而求出氢氧化钠质量分数；
有步骤五可知：消耗盐酸体积，20-6.2=13.8ml； 氯化氢的质量为：13.8×1.0×5%=0.69g；
设与0.69g氯化氢反应需与xg氢氧化钠
HCl+NaOH═NaCl+H₂O
36.5 40
0.69g xg
=，x≈0.76
氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为：×100%≈5.1%．
故答案为：
（1）CO₂，方法三
（2）无明显气泡产生，HCl+NaOH═NaCl+H₂O
（3）通过观察溶液颜色的变化判断反应的发生
（4）将剩余液滴回到量筒中；6.2 mL
消耗盐酸体积，20-6.2=13.8ml； 氯化氢的质量为：13.8×1.0×5%=0.69g；
设与0.69g氯化氢反应需与xg氢氧化钠．
HCl+NaOH═NaCl+H₂O
36.5 40
0.69g xg
=，x≈0.76
故氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为：×100%≈5.1%．
分析：（1）氢氧化钠溶液可以和空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钠，检验是否变质就是检验有没有碳酸钠存在；
（2）酚酞遇碱变红色，可以通过颜色变化判断反应发生；
（3）根据反应HCl+NaOH═NaCl+H₂O，由滴加的盐酸的溶质的质量，计算氢氧化钠质量，进而求出氢氧化钠溶液中溶质的质量分数．
点评：本题考查了学生“NaOH溶液吸收空气中的CO₂生成Na₂CO₃；Na₂CO₃溶液中加入钡盐溶液生成CaCO₃白色沉淀和酚酞试液变色”及溶质质量分数的计算的有关知识，题目通过药品是否变质的探究培养了学生的实验探究能力，通过溶质质量分数的计算增强计算能力．