Question

某興趣小組同學(xué)為證明NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)，從不同角度設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
I、實(shí)驗(yàn)方案
方案一：先用pH試紙測(cè)定NaOH溶液的pH，再滴加鹽酸，并不斷振蕩溶液，同時(shí)測(cè)定混合溶液的pH，測(cè)得的pH逐漸變小直到pH小于7，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．
（1）反應(yīng)后，所得溶液顯

酸

性（填“酸”、“堿”或“中”）
（2）用pH試紙測(cè)定NaOH溶液pH時(shí)，正確的操作是：

用干燥的玻璃棒蘸一滴NaOH溶液滴在干凈的白瓷板或玻璃片上，再把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，即可得出溶液的pH

．
（3）簡(jiǎn)述強(qiáng)調(diào)“測(cè)得的pH小于7”的理由：

排除因稀釋而使溶液pH減小的因素

．
方案二：化學(xué)反應(yīng)中通常伴隨有能量的變化，可借助反應(yīng)前后的溫度變化來(lái)判斷反應(yīng)的發(fā)生．如果NaOH溶液與稀鹽酸混合前后溫度有變化，則證明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．
該組同學(xué)將不同濃度的鹽酸和NaOH溶液各10克混合，用溫度計(jì)測(cè)定室溫下混合前后溫度的變化，并記錄了每次混合前后溫度的升高值△t（如下表）．

編號(hào)	鹽酸	NaOH溶液	△t/℃
1	3.65%	2.00%	3.5
2	3.65%	4.00%	x
3	7.30%	8.00%	14

（4）表中x=

7

．
（5）某同學(xué)在沒(méi)使用溫度計(jì)的情況下，通過(guò)圖1所示裝置完成了實(shí)驗(yàn)．則該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

U形管中左邊液面下降

，判斷NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)．
II、實(shí)驗(yàn)中的意外情況
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶口和橡皮塞上出現(xiàn)了白色粉末．他們依據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，對(duì)這種白色粉末的成分作了如下猜想：①可能是NaOH；②可能是Na₂CO₃； ③可能是NaOH和Na₂CO₃．
（6）小明同學(xué)取白色粉末少許，溶于水后，先向溶液中加入足量的

CaCl₂或BaCl₂

溶液，看到白色沉淀產(chǎn)生，然后向上層清液中加入酚酞試液，看到溶液呈紅色，驗(yàn)證了猜想③是正確的．
（7）為了進(jìn)一步研究，三位同學(xué)取了10.0g上述樣品，利用電子天平共同做了圖所示的實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

稱   量   項(xiàng)   目	稱   量  時(shí) 間	質(zhì)量（g）
試樣		10.00
裝置+稀硫酸質(zhì)量		241.20
裝置+稀硫酸質(zhì)量+試樣	反應(yīng)開(kāi)始后15秒	249.20
裝置+稀硫酸質(zhì)量+試樣	反應(yīng)開(kāi)始后35秒	249.00
裝置+稀硫酸質(zhì)量+試樣	反應(yīng)開(kāi)始后55秒	249.00

試通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)計(jì)算上述樣品中各成份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是多少？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．
（8）有同學(xué)提出按上述實(shí)驗(yàn)所測(cè)得試樣中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏小，該同學(xué)的理由是（實(shí)驗(yàn)操作均正確）：

CO₂的密度比空氣大，殘留在裝置中，造成最終測(cè)得的質(zhì)量偏大，測(cè)得生成的CO₂質(zhì)量偏小，故Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小

．

Answer 1

分析：方案一：（1）由題意知：測(cè)得的pH逐漸變小直到pH小于7，說(shuō)明最終溶液顯酸性；
（2）用pH試紙測(cè)定溶液的pH時(shí)，掌握正確的操作方法；
（3）簡(jiǎn)述強(qiáng)調(diào)“測(cè)得的pH小于7”的理由；考慮稀鹽酸和稀釋的作用；
方案二：Ⅰ、（4）由表中數(shù)據(jù)，可推出x的值；
（5）某同學(xué)在沒(méi)使用溫度計(jì)的情況下，通過(guò)如圖所示裝置完成了實(shí)驗(yàn)．則該同學(xué)根據(jù) U形管中左邊液面下降判斷NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)；
Ⅱ、（6）驗(yàn)證猜想③是否正確，主要是檢驗(yàn)碳酸鈉與氫氧化鈉的存在，一般是利用對(duì)碳酸根的檢驗(yàn)以及堿性溶液的檢驗(yàn)完成；
（7）根據(jù)資料得知：溶液在反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量變化的量即是反應(yīng)生成的二氧化碳的量，據(jù)此可依據(jù)方程式求出碳酸鈉的質(zhì)量，也可知?dú)溲趸�鈉的質(zhì)量；
（8）根據(jù)二氧化碳的密度較大分析即可．

解答：解：方案一：
（1）測(cè)得的pH逐漸變小直到pH小于7，說(shuō)明最終溶液顯酸性；
故答案為：酸；
（2）用pH試紙測(cè)定氫氧化鈉溶液的pH時(shí)，正確的操作是：用干燥的玻璃棒蘸一滴NaOH溶液滴在干凈的白瓷板或玻璃片上，再把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，即可得出溶液的pH；
故答案為：用干燥的玻璃棒蘸一滴NaOH溶液滴在干凈的白瓷板或玻璃片上，再把試紙顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，即可得出溶液的pH；
（3）推測(cè)“測(cè)得的pH小于7”的理由：排除因鹽酸的加入，稀釋氫氧化鈉溶液而引起pH減�。�
故答案為：
排除因稀釋而使溶液pH減小的因素；
方案二：Ⅰ、
（4）化學(xué)反應(yīng)中通常伴隨有能量的變化，可借助反應(yīng)前后的溫度變化來(lái)判斷反應(yīng)的發(fā)生．如果NaOH溶液與稀鹽酸混合前后溫度有變化，則證明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．該組同學(xué)將不同濃度的鹽酸和NaOH溶液各10mL混合，用溫度計(jì)測(cè)定室溫下混合前后溫度的變化，并記錄了每次混合前后溫度的升高值△t；
第三組中鹽酸的濃度都是第一組的2倍，氫氧化鈉是第一組的4倍，溫度變化就是第一組的4倍，而第三組氫氧化鈉是第二組的2倍，所以溫度的改變也是第三組的

1

2

，可推出x=7；
故答案為：7；
（5）氫氧化鈉和鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)，溶液的溫度會(huì)升高，導(dǎo)致燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)增大，使U形管的液面出現(xiàn)高度差，某同學(xué)在沒(méi)使用溫度計(jì)的情況下，通過(guò)如圖所示裝置完成了實(shí)驗(yàn)．則該同學(xué)根據(jù)U形管中左邊液面下降反映溶液放熱并判斷NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)；
故答案為：
U形管中左邊液面下降；
Ⅱ、（6）要驗(yàn)證猜想③是否正確，主要是檢驗(yàn)碳酸鈉與氫氧化鈉的存在，一般是利用對(duì)碳酸根的檢驗(yàn)以及堿性溶液的檢驗(yàn)完成，因此加入鈣鹽或鋇鹽以檢驗(yàn)碳酸根，不能加入對(duì)應(yīng)的堿，防止干擾；加入酚酞對(duì)氫氧化鈉的堿性進(jìn)行分析判斷；
故答案為：CaCl₂或BaCl_2；
（7）根據(jù)資料數(shù)據(jù)可知：溶液在反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量變化的量即是反應(yīng)生成的二氧化碳的量，據(jù)此可依據(jù)方程式求出碳酸鈉的質(zhì)量，也可知?dú)溲趸�鈉的質(zhì)量；
二氧化碳的質(zhì)量是：241.20g+10.00g-249.00g=2.2g   
設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x
H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄ +H₂O+CO₂↑     
      106               44
       x                2.2g
 

106

x

=

44

2.2g

     x=5.3 g                            
Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

5.3 g

10.0g

×100%=53%
NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1-53%=47%
（8）二氧化碳的密度較大，容器中容易殘存少量的二氧化碳，導(dǎo)致測(cè)量的二氧化碳質(zhì)量較小，碳酸鈉的質(zhì)量變小，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)變��；
故答案為：
CO₂的密度比空氣大，殘留在裝置中，造成最終測(cè)得的質(zhì)量偏大，測(cè)得生成的CO₂質(zhì)量偏小，故Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�

點(diǎn)評(píng)：本題閱讀量較大，考查了中和反應(yīng)的概念及其應(yīng)用；pH試紙測(cè)定溶液的pH時(shí)的操作方法，方程式計(jì)算等知識(shí)，此類問(wèn)題往往起點(diǎn)高但落點(diǎn)較低，在解題時(shí)首先要搞清需要解答的問(wèn)題，然后應(yīng)用所掌握的知識(shí)逐一分析解答即可．