Question

1．甲、乙、丙三位同學為一家化工廠的污水設計排污方案，請你就他們的探究過程回答有關問題．
Ⅰ．首先用pH試紙檢測污水的酸堿性．三位同學分別進行如下實驗：
甲：取pH試紙于玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，測得pH＜7；
乙：取pH試紙于玻璃片上，先用蒸餾水濕潤，再用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，測得pH＜7；
丙：取pH試紙直接浸入待測液中，測得pH＜7．
（1）以上三位同學中操作規(guī)范的是甲（填寫甲、乙或丙）．
Ⅱ．利用中和反應原理測定污水中污染物（假設污染物為硫酸）的質(zhì)量分數(shù)．
甲、乙兩同學設計的方案如圖甲、乙所示：

（2）甲同學取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴無色酚酞試液，酚酞呈紅色，于是得出“兩種物質(zhì)已恰好中和”的結論．乙、丙認為推理是有問題的，他們的理由是氫氧化鈉溶液過量使酚酞試液變成紅色．
（3）乙同學當觀察到溶液由紅色變成溶液由紅色變成紫色現(xiàn)象時即認為兩者恰好完全反應；若此時消耗NaOH溶液4g，則污水中硫酸的質(zhì)量分數(shù)為0.0098%．（寫出計算過程）．
（4）實驗過程中，NaOH溶液必須用膠頭滴管逐滴加入，且要用玻璃棒不斷攪拌，目的是防止氫氧化鈉過量，使反應充分進行．
（5）丙同學利用連線在傳感器上的計算機隨機繪制出了如圖丙所示的溶液的pH隨所加的NaOH溶液體積變化的曲線．從曲線上可知污水的pH=a，M點表示的含義是恰好完全反應，此時溶液中的溶質(zhì)是硫酸鈉．
（6）為了除去污水中的硫酸，你建議選用的原料是B（填寫序號）．
A．NaOH     B．Ca（OH）₂    C．CuO     D．Fe．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)PH值的正確測定方法來考慮，否則測得的結果會產(chǎn)生誤差；根據(jù)pH和溶液酸堿性的關系分析；
（2）根據(jù)酚酞試液在堿性溶液為紅色分析結論的正確性；
（3）根據(jù)紫色石蕊試液在酸性、堿性、中性溶液中的顏色分析反應的程度并通過化學方程式進行計算；
（4）根據(jù)實驗的注意事項分析玻璃棒的作用；
（5）根據(jù)坐標分析；
（6）根據(jù)酸的性質(zhì)及可操作性、經(jīng)濟性等分析；

解答 解：
（1）測PH值的正確測定方法是：取pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測溶液沾在pH試紙上，將試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，即可得到PH值，所以乙同學、丙同學操作都是錯誤的，用蒸餾水將pH試紙潤濕再測該酸性溶液PH值，結果會偏大；將pH試紙直接浸入溶液中會污染試劑；測得廢水的pH＜7，說明顯酸性；
（2）根據(jù)取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴無色酚酞試液，酚酞變紅色，說明此時的溶液顯堿性，是因為氫氧化鈉溶液過量；
（3）硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，石蕊試液在酸性廢水中出現(xiàn)紅色，當?shù)渭託溲趸�鈉的過程中，當溶液由紅色變成紫色時恰好完全反應；
設污水中H₂SO₄的質(zhì)量分數(shù)為x，
H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄+2H₂O
98     80
20gx  4g×0.04%
$\frac{98}{20gx}=\frac{80}{4g×0.04%}$
x=0.0098%
所以污水中H₂SO₄的質(zhì)量分數(shù)為0.0098%；
（4）為了防止氫氧化鈉過量，使反應充分進行，實驗過程中，NaOH溶液必須用膠頭滴管逐滴加入，且要用玻璃棒不斷攪拌；
（5）從曲線上可知污水的pH=a，即曲線的起點；M點的pH=7，溶液呈現(xiàn)中性，說明酸堿恰好完全反應；稀硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水
（6）A．NaOH；B．Ca（OH）₂；C．CuO；D．Fe四種物質(zhì)都能夠和鹽酸發(fā)生反應，但從經(jīng)濟的角度考慮，氫氧化鈣最便宜，所以性質(zhì)B．；
故答案為：
（1）甲；
（2）氫氧化鈉溶液過量使酚酞試液變成紅色；
（3）溶液由紅色變成紫色；0.0098；
（4）防止氫氧化鈉過量，使反應充分進行；
（5）a；恰好完全反應；硫酸鈉；
（6）B．

點評 本題考查了酸堿度的測定方法的評價，酸堿性與pH的關系以及酸堿中和反應的運用等，綜合性較強，但難度不大，關鍵還是熟練掌握溶液酸堿性、酸堿度測定的方法及酸堿中和反應的原理．