Question

（2012?懷柔區(qū)二模）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：

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）簡述強調(diào)“測得的pH小于7”的理由：

鹽酸過量，這時溶液呈酸性，溶液的pH小于7

．
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

除氧和隔氧

．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

堿

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

向氫氧化鈉溶液中滴幾滴酚酞試液，可觀察到溶液先變紅色，過一會紅色消失，再向溶液中加入水進行稀釋，觀察現(xiàn)象

，②觀察到的現(xiàn)象

溶液呈紅色不消失．

．
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（如下表）．

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=

7

．
（2）某同學(xué)在沒使用溫度計的情況下，通過如圖1所示裝置完成了實驗．則該同學(xué)根據(jù)

U型管中液面左低右高

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

防止稀鹽酸過量

．
②實驗過程中，要用玻璃棒不斷攪拌，這樣做的目的是

使反應(yīng)充分

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

氫氧化鈉溶液中含有碳酸鈉

．
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(rèn)為：②可能是

Na₂CO₃

； ③可能是

NaOH與Na₂CO₃的混合物

．
（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2中畫出以縱坐標(biāo)表示二氧化碳質(zhì)量，橫坐標(biāo)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）根據(jù)用pH試紙測定溶液的pH的方法填空；
（2）用鹽酸滴定氫氧化鈉溶液時，如果鹽酸過量，則使溶液的pH小于7；
方案二：（1）因為氧氣不易溶于水，所以空氣中的氧氣有一少部分會溶于水，加熱可把水中的氧氣除去．植物油浮在水面上，能防止氧氣進入溶液；（2）根據(jù)碳酸鈉溶液顯堿性分析；
（3）可用稀釋濃氫氧化鈉溶液的方法檢驗濃氫氧化鈉能使變紅的酚酞試液的紅色消失；
方案三：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)第一組與第三組的數(shù)據(jù)進行分析判斷解答即可；
（2）根據(jù)中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)使燒瓶中的氣體膨脹，壓強變大的角度進行分析；
（3）①根據(jù)膠頭滴管的用途分析；
②根據(jù)玻璃棒的作用分析；
③根據(jù)碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象分析；
④根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)情況分析；
（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：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）向NaOH溶液中再滴加鹽酸，如果鹽酸過量，這時溶液呈酸性，溶液的pH小于7；
方案二：（1）由于水中溶有少量的氧氣，加熱是為了除去溶液中的氧氣，滴加植物油是為了防止空氣中的氧氣進入；
（2）碳酸鈉雖然是鹽，但它的水溶液顯堿性；
（3）可以采用向濃氫氧化鈉溶液中加水稀釋的方法來證明．所以，①實驗方法：向氫氧化鈉溶液中滴幾滴酚酞試液，可觀察到溶液先變紅色，過一會紅色消失，再向溶液中加入水進行稀釋，觀察現(xiàn)象．②觀察到的現(xiàn)象：溶液又變成紅色．
方案三：（1）第三組中氫氧化鈉和鹽酸的濃度都是第一組的2倍，濃度重合就是第一組的4倍，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?jǐn)?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的值是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，所以，U形管中的液面左低右高；
（3）①在鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)時，如果加入鹽酸的速度稍快可能會使加入的鹽酸過量，如使用膠頭滴管加入鹽酸，可以防止稀鹽酸過量；
②用玻璃棒攪拌能夠使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)，氫氧化鈉溶液中含有碳酸鈉；
④氫氧化鈉若變質(zhì)則產(chǎn)生碳酸鈉，由于反應(yīng)的情況不能確定．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）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

44

=

x

2.2g

       解得：x=5.3g  
   

73

44

=

y×10%

2.2g

      解得：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
       40       36.5
        8g     z×10% 
    

40

36.5

=

8g

z×10%

    解 得：z=73g
故答為：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）鹽酸過量，溶液呈酸性，溶液的pH小于7；
方案二：（1）除氧和隔氧．（2）堿；（3）取上述溶液加水稀釋后，再滴加無色酚酞，②溶液呈紅色不消失；
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；④Na₂CO₃，NaOH與Na₂CO₃的混合物；（4）（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(biāo)表示二氧化碳質(zhì)量，橫坐標(biāo)表示鹽酸的質(zhì)量的關(guān)系圖：

點評：本題主要考查了酸堿中和反應(yīng)以及酸堿性溶液與酸堿指示劑相互作用的情況，可以依據(jù)已有的知識進行，要求同學(xué)們加強對物質(zhì)性質(zhì)的識記，以便靈活應(yīng)用．