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，如果測(cè)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(cè)定NaOH溶液pH時(shí)，正確的操作是：

 

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

 

．
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

（1）表中x=

 

．
（2）某同學(xué)在沒(méi)使用溫度計(jì)的情況下，通過(guò)右圖所示裝置完成了實(shí)驗(yàn)．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)．
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．
（1）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

 

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．
（2）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下圖所示的實(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)（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

 

．
（3）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）：

 

．

Answer 1

分析：方案一：（1）用pH試紙測(cè)定溶液的pH時(shí)，掌握正確的操作方法；
（2）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：（1）由表中數(shù)據(jù)，可推出x的值．
（2）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)．
方案三：（1）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．
（2）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．
（3）根據(jù)二氧化碳的密度較大分析即可．

解答：解：方案一、（1）用pH試紙測(cè)定溶液的pH時(shí)，正確的操作是：將PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液滴在試紙上，將試紙顏色與比色卡對(duì)照讀出．
（2）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減小．
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．
（1）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．
（2）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)．
（3）①實(shí)驗(yàn)方法：做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取上述NaOH溶液加水稀釋，加入酚酞溶液，觀察到：出現(xiàn)紅色且不褪去，說(shuō)明是由于氫氧化鈉溶液濃度過(guò)大而出現(xiàn)的上述現(xiàn)象．
方案三：（1）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，加入酚酞對(duì)氫氧化鈉的堿性進(jìn)行分析判斷．
（2）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．
（3）根據(jù)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，溶液的質(zhì)量變大分析即可．
故答案為：I、方案一 （1）將PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液滴在試紙上，將試紙顏色與比色卡對(duì)照讀出PH．
（2）排除因稀釋而使溶液pH減小的因素．         
方案二：（1）7      （2）U形管中左邊液面下降 
II、（1）CaCl₂或BaCl₂ （2）計(jì)算過(guò)程
解：設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x
241.20g+10.00g-249.00g=2.2g            
H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄ +H₂O+CO₂↑      
      106               44
       x                2.2g
  

44

2.2g

=

106

x

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

5.3g

10g

×100%=53%
NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1-53%=47% 
（3）CO₂的密度比空氣大，CO₂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．

點(diǎn)評(píng)：在解此類題時(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)逐一進(jìn)行解答，此類問(wèn)題往往起點(diǎn)高但落點(diǎn)較低，難度不大．