Question

1．化學調研小組的同學用氫氧化鈉和稀鹽酸探究中和反應，請你參與以下探究：

（1）甲組同學取少量的氫氧化鈉溶液于燒杯中，用酸度計測得該溶液的pH同時插入一支溫度計，測量溶液的溫度（如圖1示）．用膠頭滴管吸取稀鹽酸，逐滴加入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，邊滴加邊攪拌．此時可觀察到的現象是：酸度計上顯示的數據逐漸減少（選填“增大”、“減少”或“不變”），溫度計上顯示的數據逐漸升高，由此可知，酸和堿的中和反應屬于放熱（選填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）乙組的同學改用固體氫氧化鈉與稀鹽酸反應來探究中和反應中能量的變化情況，你認為該方案不合理（選填“合理”或“不合理”），原因固體氫氧化鈉溶于水會放出熱量．
（3）丙組同學用另外一瓶氫氧化鈉溶液進行實驗時，當往燒杯中滴加稀鹽酸時，發(fā)現有少量的氣泡冒出，小組同學根據這一現象進行討論，一致認為其原因可能是氫氧化鈉溶液已經變質，原因是CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O（寫化學方程式）
（4）丁組同學借助酚酞試液來判斷氫氧化鈉溶液與稀鹽酸發(fā)生中和反應時，在燒杯中加入氫氧化鈉溶液后，滴幾滴酚酞溶液，然后加入一定量稀鹽酸，最后溶液為無色．小金認為溶液顯中性．小東認為不一定．小東同學設計以下實驗進行了驗證，結果否定小金的結論：

實驗步驟	實驗現象	結論
取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴紫色的石蕊試液	石蕊試液變紅色	沒有完全中和

（5）戊組同學對本地化工廠排放廢水中的鹽酸含量進行了測定．取廢水50g，用質量分數為20%的氫氧化鈉溶液進行中和，如圖2示．請你計算廢水中鹽酸的溶質質量分數．（寫出具體的計算過程 ）

Answer 1

分析 （1）由于中和反應是放熱反應，所以會使溶液的溫度升高，
（2）根據氫氧化鈉固體溶解放熱來分析；
（3）二氧化碳容易與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉；
（4）首先判斷該實驗的推論不正確，并找出理由，進而提出可行的實驗方案，以及實驗現象、結論；
（5）根據NaOH和HCl反應的化學方程式，用氫氧化鈉溶液中溶質NaOH的量可求出廢液中溶質HCl的量和生成氯化鈉的質量，進而求出廢液中HCl的質量分數．

解答 解：（1）用膠頭滴管吸取稀鹽酸，逐滴加入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，邊滴加邊攪拌．此時可觀察到的現象是：酸度計上顯示的數據逐漸減少，溫度計上顯示的數據逐漸升高，由此可知，酸和堿的中和反應屬于放熱反應；
（2）氫氧化鈉固體溶于水會放出熱量，無法判斷是否是二者發(fā)生中和反應放熱，故填：不合理；固體氫氧化鈉溶于水會放出熱量；
（3）氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉而變質，應該密封保存，故填：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（4）由于酚酞遇到酸性或中性溶液都不變色，因此酚酞呈無色時并能說明溶液呈中性，探究兩物質是否恰好完全反應，只要證明鹽酸是否存在即可；故答案為：

實驗步驟	實驗現象	結論
取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴紫色的石蕊試液	石蕊試液變紅色	沒有完全中和
取少量反應后的溶液于試管中，加入鋅（或石灰石）	有氣泡冒出	沒有完全中和

（5）解：設廢水中HCl的質量為x，
20g氫氧化鈉溶液中含溶質NaOH的質量為20g×20%=4g
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40  36.5
4g   x
$\frac{40}{36.5}=\frac{4g}{x}$
x=3.65g
廢水中鹽酸的溶質質量分數為：$\frac{3.65g}{50g}$×100%=7.3%
答：廢水中鹽酸的溶質質量分數為7.3%．

點評 結合課本知識和實驗技能，考查了學生的分析問題，解決問題的能力；此題綜合性較強，考查出學生將理論知識與實驗相結合的能力，還考查學生的創(chuàng)新能力，是一道不錯的綜合題．