Question

14．某化學課堂圍繞“酸堿中和反應”，將學生分成若干小組，在老師引導下開展探究活動．以下是教學片段，請你參與學習并幫助填寫空格（包括表中空格）．
【演示實驗】將一定量的稀H₂SO₄加入到盛有NaOH溶液的燒杯中．
【學生板演】該反應的化學方程式H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
Ⅰ．定性探究
【提出問題】實驗中未觀察到明顯現(xiàn)象，部分同學產(chǎn)生了疑問：反應后溶液中溶質(zhì)是什么呢？
【猜想】針對疑問大家紛紛提出猜想．甲組同學的猜想如下：
猜想一：只有Na₂SO₄              猜想二：有Na₂SO₄和H₂SO₄
猜想三：有Na₂SO₄和NaOH         猜想四：有Na₂SO₄、H₂SO₄和NaOH
乙組同學對以上猜想提出質(zhì)疑，認為有一種猜想是不合理的．你認為不合理的猜想是哪一種并說出理由猜想三，H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存．
【繼續(xù)實驗】
（1）丙組同學取燒杯中的少量溶液于試管中，滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，溶液中一定沒有NaOH．
（2）為了驗證其余猜想，各組同學取燒杯中的溶液，并選用老師提供的pH試紙、銅片、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液，分別進行如下三組探究實驗．

實驗方案	測溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaCl2 溶液
實驗操作
實驗現(xiàn)象	試紙變色，比照比色卡，pH＜7	有氣泡產(chǎn)生	產(chǎn)生白色沉淀
實驗結(jié)論	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中只有H2SO4

【得出結(jié)論】通過探究，全班同學一致確定猜想二是正確的．
【評價反思】老師對同學們能用多種方法進行探究，并且得出正確結(jié)論給予肯定．同時指出上述三個實驗探究中存在兩處明顯錯誤，請大家反思．同學們經(jīng)過反思發(fā)現(xiàn)了這兩處錯誤：
（1）實驗操作中明顯的一處錯誤是pH試紙浸入溶液中；
（2）實驗方案探究中也有一個是不合理的，不合理的原因是Na₂SO₄與BaCl₂反應也會生成白色沉淀，不能證明一定有H₂SO₄存在．
【實驗推廣1】你想過復分解反應為什么能夠發(fā)生嗎？這是因為在這些反應物中含有一些“特殊”的陰、陽離子，它們能相互結(jié)合．如硫酸和氫氧化鈉反應中，實際參加反應的離子是H⁺和OH^一，而SO₄^2-、Na⁺則是“旁觀者”，并沒有參加反應．請你分析澄清石灰水和碳酸鈉溶液反應中，參加反應的離子是Ca²⁺和CO₃^2-．
【實驗推廣2】中和反應是沒有現(xiàn)象的，如果要鑒別三瓶液體：稀硫酸，澄清石灰水，食鹽水．提供試劑有：（A）酚酞，（B）純堿溶液，只用一種試劑就可以將這三瓶液體區(qū)分出來，則選用試劑可以是B（從提供的試劑中選用）
Ⅱ．定量探究
取上述【演示實驗】反應后燒杯中的溶液100g，設計如下實驗：

計算反應后溶液中Na₂SO₄的質(zhì)量是多少？（請列出計算過程）

Answer 1

分析 Ⅰ、【學生板演】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，注意化學式的寫法和配平；
【假設猜想】根據(jù)酸堿不能共存判斷不合理的猜想；
【實驗探究】根據(jù)碳酸鈉和硫酸反應能生成二氧化碳氣體解答；
【評價反思】（1）根據(jù)圖示操作判斷，檢測溶液的pH時，pH試紙不能伸入溶液中；
（2）檢驗一種物質(zhì)時要排除其他物質(zhì)的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀．
【實驗推廣1】根據(jù)復分解反應發(fā)生的條件，有水或氣體或沉淀生成該反應才發(fā)生，則離子能結(jié)合成水或氣體或沉淀的，即為實際參加反應的離子；
【實驗推廣2】根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)進行分析，無色酚酞試液在堿性溶液中為紅色，在中性和酸性溶液中為無色，碳酸鈉能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，能與硫酸反應生成二氧化碳氣體．
II．定量探究
根據(jù)化學方程式計算分析．

解答 解：【學生板演】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，化學方程式為H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【假設猜想】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，酸或堿可能過量，當氫氧化鈉過量時，反應后溶液中的溶質(zhì)為硫酸鈉和氫氧化鈉，故猜想三為氫氧化鈉和硫酸鈉，酸堿過量，但不能同時過量，因為酸堿不能共存，會繼續(xù)反應，故猜想三不合理；
【實驗探究】（1）硫酸銅和氫氧化鈉反應能生成氫氧化銅藍色沉淀，因此溶液中滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，說明溶液中一定沒有氫氧化鈉．
（2）溶液中有硫酸，滴加碳酸鈉后，碳酸鈉會和硫酸反應生成二氧化碳氣體，因此會看到產(chǎn)生氣泡．
【評價反思】（1）根據(jù)圖示操作判斷，檢測溶液的pH時，pH試紙不能伸入溶液中，應用玻璃棒蘸取少量溶液涂到pH試紙上；
（2）檢驗一種物質(zhì)時要排除其他物質(zhì)的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀，故不能證明溶液中一定存在硫酸；
【實驗推廣1】氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，真正參與反應的是碳酸根離子和鈣離子；
【實驗推廣2】石灰水為堿性，能使酚酞試液變紅，硫酸呈酸性，不能使酚酞試液變色，食鹽水呈中性，不能使酚酞試液變色，使用酚酞不能一次鑒別；碳酸鈉能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，能與硫酸反應生成二氧化碳氣體，與食鹽水混合無現(xiàn)象，現(xiàn)象不同，使用碳酸鈉溶液能一次鑒別．
II．定量探究
解：設反應后溶液中H₂SO₄與NaOH反應生成的Na₂SO₄的質(zhì)量為x
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
       80     142
     20g×10%  x
$\frac{80}{142}=\frac{20g×10%}{x}$
x=3.55g
設反應后溶液中H₂SO₄與NaOH反應生成的Na₂SO₄與反應后溶液中原有Na₂SO₄的質(zhì)量共為y
Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
142                233
y                  23.3g
$\frac{142}{233}=\frac{y}{23.3g}$
y=14.2g
反應后溶液中Na₂SO₄的質(zhì)量為14.2g．
故答案為：【學生板演】H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
【假設猜想】猜想三，H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存；
【實驗探究】（1）NaOH；
（2）有氣泡產(chǎn)生；
【評價反思】
①pH試紙浸入溶液中；
②Na₂SO₄與BaCl₂反應也會生成白色沉淀，不能證明一定有H₂SO₄存在．
【實驗推廣1】Ca²⁺和CO₃^2-；
【實驗推廣2】B；
Ⅱ．定量探究：14.2g．

點評 此題通過中和反應考查了化學方程式的書寫，實驗方案設計、實驗操作、實驗方案的評價以及計算，解答時要全面審題，認真解答．