Question

11．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)．
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pH．
（2）簡(jiǎn)述強(qiáng)調(diào)“測(cè)得的pH小于7”的理由：鹽酸過(guò)量，這時(shí)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(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(guò)了一會(huì)兒紅色就消失了．該小組對(duì)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(yàn)證猜想①，該組同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：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(shí)驗(yàn)中“加熱”和“滴入植物油”目的是除去氧氣和隔絕氧氣．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣無(wú)關(guān)．
（2）為驗(yàn)證猜想②，該組同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：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(diǎn)結(jié)論：
結(jié)論1：說(shuō)明Na₂CO₃溶液呈堿性；
結(jié)論2：說(shuō)明酚酞溶液紅色消失與空氣中的二氧化碳無(wú)關(guān)．
（3）該小組同學(xué)通過(guò)查閱資料得知：當(dāng)氫氧化鈉溶液濃度很大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)上述意外現(xiàn)象．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明該方案中取用的NaOH溶液濃度過(guò)大：①實(shí)驗(yàn)方法取上述溶液加水稀釋后，再滴加無(wú)色酚酞
，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(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（如表）．

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=7．
（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)判斷NaOH溶液與稀鹽酸發(fā)生了中和反應(yīng)．
（3）關(guān)于實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)和意外情況：
①實(shí)驗(yàn)中，稀鹽酸必須用膠頭滴管逐滴滴加，這樣做的目的是U型管中液面左低右高．
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要用玻璃棒不斷攪拌，這樣做的目的是防止稀鹽酸過(guò)量．
③在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)，對(duì)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可能是碳酸鈉； ③可能是NaOH與Na₂CO₃的混合物．
（4）為了進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)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(huà)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(cè)定溶液的pH的方法進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)用鹽酸滴定氫氧化鈉溶液時(shí)，如果鹽酸過(guò)量，則使溶液的pH小于7進(jìn)行分析；
方案二：（1）根據(jù)氧氣不易溶于水，所以空氣中的氧氣有一少部分會(huì)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(jìn)入溶液進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉溶液顯堿性進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)用稀釋濃氫氧化鈉溶液的方法檢驗(yàn)濃氫氧化鈉能使變紅的酚酞試液的紅色消失進(jìn)行分析；
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(jìn)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(qiáng)變大的角度進(jìn)行分析；
（3）①根據(jù)膠頭滴管的用途進(jìn)行分析；
②根據(jù)玻璃棒的作用進(jìn)行分析；
③根據(jù)碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象進(jìn)行分析；
④根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)情況進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)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)，然后依據(jù)二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量來(lái)求出碳酸鈉的質(zhì)量，然后判斷是否有氫氧化鈉進(jìn)而解答該題．

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pH值；
（2）向NaOH溶液中再滴加鹽酸，如果鹽酸過(guò)量，這時(shí)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(jìn)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(lái)證明，所以①實(shí)驗(yàn)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(guò)一會(huì)紅色消失，再向溶液中加入水進(jìn)行稀釋?zhuān)�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，濃度疊加就是第一組的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(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，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(shí)，如果加入鹽酸的速度稍快可能會(huì)使加入的鹽酸過(guò)量，如使用膠頭滴管加入鹽酸，可以防止稀鹽酸過(guò)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(shuō)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）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
$\frac{106}{x}$=$\frac{73}{y×10%}$=$\frac{44}{2.2g}$
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
      40      36.5
      8g     z×10% 
     $\frac{40}{8g}$=$\frac{36.5}{z×10%}$
      z=73g
（3）在圖中畫(huà)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：．
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(cè)液滴在試紙上，將試紙顏色與比色卡對(duì)照讀出pH值；
（2）鹽酸過(guò)量，溶液呈酸性，溶液的pH小于7；
方案二：（1）除去氧氣和隔絕氧氣；
（2）堿；
（3）取上述溶液加水稀釋后，再滴加無(wú)色酚酞；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(guò)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）．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)進(jìn)行，要求同學(xué)們加強(qiáng)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的識(shí)記，以便靈活應(yīng)用．