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)計了如下實驗方案，并進行實驗．
方案一：先用pH試紙測定NaOH溶液的pH，再滴加鹽酸，并不斷振蕩溶液，同時測定混合溶液的pH，如果測得的pH逐漸變小且小于7，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．
（1）用pH試紙測定溶液的pH時，正確的操作是：

 

．
（2）簡述強調(diào)“測得的pH小于7”的理由：

 

．
方案二：先在NaOH溶液中滴加幾滴酚酞溶液，溶液顯紅色，然后再滴加鹽酸，可觀察到紅色逐漸消失，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．
該組同學(xué)在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液時，發(fā)現(xiàn)了一個意外現(xiàn)象：氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液，溶液變成了紅色，過了一會兒紅色就消失了．該小組對這種意外現(xiàn)象的原因作了如下猜想：①可能是酚酞溶液與空氣中的氧氣反應(yīng)，使紅色消失；②可能是氫氧化鈉溶液與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，使紅色消失．
（1）為驗證猜想①，該組同學(xué)做了如下實驗：將配制的氫氧化鈉溶液加熱，并在液面上方滴一些植物油，然后在冷卻后的溶液中滴入酚酞溶液．實驗中“加熱”和“滴入植物油”目的是

 

．實驗結(jié)果表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣無關(guān)．
（2）為驗證猜想②，該組同學(xué)做了如下實驗：取了一定量的Na₂CO₃溶液，在其中滴入酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)溶液也呈現(xiàn)紅色，由此可得出以下兩點結(jié)論：結(jié)論1：說明Na₂CO₃溶液呈

 

性；結(jié)論2：說明酚酞溶液紅色消失與空氣中的二氧化碳無關(guān)．
（3）該小組同學(xué)通過查閱資料得知：當(dāng)氫氧化鈉溶液濃度很大時，就會出現(xiàn)上述意外現(xiàn)象．請設(shè)計實驗證明該方案中取用的NaOH溶液濃度過大：①實驗方法

 

，②觀察到的現(xiàn)象

 

．
方案三：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
度計測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（如表）．

編號	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

（1）表中x=

 

．
（2）某同學(xué)在沒使用溫度計的情況下，通過右圖所示裝置完成了實驗．則該同學(xué)根據(jù)

 

判斷NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)．
（3）關(guān)于實驗中的細節(jié)和意外情況：①實驗中，稀鹽酸必須用膠頭滴管逐滴滴加，這樣做的目的是

 

．②實驗過程中，要用玻璃棒不斷攪拌，這樣做的目的是

 

．③在實驗過程中意外發(fā)現(xiàn)有氣泡出現(xiàn)，你認為原因是

 

．④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，對這種白色粉末的成分作了如下猜想：①可能是NaOH；你認為：②可能是

 

； ③可能是

 

．
（4）為了進一步研究實驗中出現(xiàn)的問題，取了13.3g氫氧化鈉固體樣品加適量的水配成溶液，向其中加入200g10%的稀鹽酸，使其充分反應(yīng)，生成二氧化碳2.2g．求：
（1）樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量；

 

（2）和氫氧化鈉反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量；

 

（3）在圖中畫出以縱坐標表示二氧化碳質(zhì)量，橫坐標表示鹽酸的質(zhì)量的關(guān)系圖．

（已知Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑）

Answer 1

分析：方案一：（1）正確的用pH試紙測定溶液的pH；
（2）在滴加過程中如果沒反應(yīng)則無論將氫氧化鈉稀釋到什么程度都不可能小于7；
方案二（1）為了驗證是不是氧氣的影響，所以要排除氧氣的干擾；
（2）氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，而碳酸鈉也能夠是酚酞變紅，故排除了這種可能；
方案三：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)進行解答；
（2）根據(jù)中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)進行分析；
（3）根據(jù)實驗中的操作可能造成的影響和后果來解答該題；
（4）分析該題中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，可以知道是碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)，然后根據(jù)二氧化碳氣體的質(zhì)量來求出碳酸鈉的質(zhì)量，然后判斷是否有氫氧化鈉進而解答該題．

解答：解：方案一
（1）用pH試紙測定溶液的pH時，正確的操作是：用玻璃棒蘸取溶液滴在PH試紙上，再與標準比色卡對照就可以知道溶液的PH；
（2）因為稀釋氫氧化鈉溶液時，堿性減弱，溶液的PH變小，只能無限的接近于7，但是不能等于或小于7．如果PH小于7，說明氫氧化鈉和鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；
方案二
（1）實驗中“加熱”和“滴入植物油”目的是：除去溶液中溶解的氧氣，來排除氧氣的干擾．
（2）結(jié)論1根據(jù)顯堿性的物質(zhì)能使酚酞試液變紅色，說明碳酸鈉溶液顯堿性；
（3）根據(jù)所給的信息可以知道，將該氫氧化鈉溶液稀釋后再滴加酚酞觀察現(xiàn)象，若顯示紅色則說明所取的溶液濃度過大，
方案三
（1）比較第三組和第一組數(shù)據(jù)中的鹽酸和氫氧化鈉的濃度可以知道，第三組中氫氧化鈉和鹽酸的濃度都是第一組的2倍，則溫度的變化是第一組的4倍；第二組與第一組比較，鹽酸的質(zhì)量分數(shù)不變，而氫氧化鈉的濃度是第一組的2倍，所以溫度的改變也是第一組的2倍，所以X=7
（2）氫氧化鈉和鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)，溶液的溫度會升高，導(dǎo)致燒瓶內(nèi)的壓強增大，使U形管的液面出現(xiàn)高度差，
（3）①在鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)時，可以知道如果滴加速度過快可能會滴入的鹽酸過量，
②用玻璃棒攪拌能夠是鹽酸和氫氧化鈉充分反應(yīng)，
③若出現(xiàn)氣泡則說明可能是氫氧化鈉變質(zhì)，
④若變質(zhì)則產(chǎn)生碳酸鈉，所以可以得出固體成分可能是碳酸鈉，碳酸鈉和氫氧化鈉等猜想
（4）（1）（2）分析該題中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，可以知道是碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)，然后根據(jù)二氧化碳氣體的質(zhì)量來來求出碳酸鈉的質(zhì)量，然后判斷是否有氫氧化鈉解答該題；
（3）鹽酸先和氫氧化鈉反應(yīng)，然后才和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳
故答案為：方案一：（1）將PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液滴在試紙上，將試紙顏色與比色卡對照讀出pH．
（2）排除因稀釋而使溶液pH減小的因素．
方案二：（1）除氧和隔氧．
（2）堿；
（3）①取上述溶液加水稀釋后，再滴加無色酚酞，
②溶液呈紅色．
方案三：（1）7．（2）U型管中液面左低右高；
（3）①防止稀鹽酸過量
②使反應(yīng)充分
③氫氧化鈉溶液中含有碳酸鈉
④Na₂CO₃NaOH與Na₂CO₃的混合物．
（4）解：設(shè)固體樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x，跟碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73              44
x      y×10%          2.2g

106

x

=

73

y×10%

= 

44

2.2g

解得：x=5.3g   y=36.5g
NaOH的質(zhì)量為：13.3g-5.3g=8g
設(shè)和氫氧化鈉反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為z
NaOH+HCl═NaCl+H₂O（0.5分）
40   36.5
8g z×10%

40

8g

=

36.5

z×10%

解得  z=73g
答：（1）樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為8g；
（2）和氫氧化鈉反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為73g．
（3）在圖中畫出以縱坐標表示二氧化碳質(zhì)量，橫坐標表示鹽酸的質(zhì)量的關(guān)系圖：：

點評：本題主要考查了稀鹽酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應(yīng)及其設(shè)計實驗進行相關(guān)方面證明等方面的內(nèi)容；熟練掌握中和反應(yīng)的概念及其應(yīng)用；掌握pH試紙測定溶液的pH時的操作方法．