Question

某興趣小組同學為證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應，從不同角度設計了如下實驗方案，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溶液與稀鹽酸發生了化學反應．
（1）用pH試紙測定溶液的pH時，正確的操作是：______．
（2）簡述強調“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溶液與稀鹽酸發生了化學反應．
該組同學在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液時，發現了一個意外現象：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，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，使紅色消失．
（1）為驗證猜想①，該組同學做了如下實驗：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______．實驗結果表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣無關．
（2）為驗證猜想②，該組同學做了如下實驗：取了一定量的Na₂CO₃溶液，在其中滴入酚酞溶液，發現溶液也呈現紅色，由此可得出以下兩點結論：結論1：說明Na₂CO₃溶液呈______性；結論2：說明酚酞溶液紅色消失與空氣中的二氧化碳無關．
（3）該小組同學通過查閱資料得知：當氫氧化鈉溶液濃度很大時，就會出現上述意外現象．請設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觀察到的現象______．
方案三：化學反應中通常伴隨有能量的變化，可借助反應前后的溫度變化來判斷反應的發生．如果NaOH溶液與稀鹽酸混合前后溫度有變化，則證明發生了化學反應．
該組同學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．則該同學根據______判斷NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應．
（3）關于實驗中的細節和意外情況：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現有氣泡出現，你認為原因是______．④發現盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶口和橡皮塞上出現了白色粉末．他們依據所學的化學知識，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，生成二氧化碳2.2g．求：
（1）樣品中氫氧化鈉的質量；______
（2）和氫氧化鈉反應的鹽酸的質量；______
（3）在圖中畫出以縱坐標表示二氧化碳質量，橫坐標表示鹽酸的質量的關系圖．

（已知Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑）

Answer 1

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生了化學反應；
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）結論1根據顯堿性的物質能使酚酞試液變紅色，說明碳酸鈉溶液顯堿性；
（3）根據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據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，鹽酸的質量分數不變，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）氫氧化鈉和鹽酸發生中和反應，溶液的溫度會升高，導致燒瓶內的壓強增大，使U形管的液面出現高度差，
（3）①在鹽酸和氫氧化鈉反應時，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，
③若出現氣泡則說明可能是氫氧化鈉變質，
④若變質則產生碳酸鈉，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）分析該題中所發生的化學反應，可以知道是碳酸鈉和鹽酸的反應，然后根據二氧化碳氣體的質量來來求出碳酸鈉的質量，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，然后才和碳酸鈉反應生成二氧化碳
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：設固體樣品中碳酸鈉的質量為x，跟碳酸鈉反應的鹽酸的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 73 44
x y×10% 2.2g

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

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

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）根據表中的數據進行解答；
（2）根據中和反應是放熱反應進行分析；
（3）根據實驗中的操作可能造成的影響和后果來解答該題；
（4）分析該題中所發生的化學反應，可以知道是碳酸鈉和鹽酸的反應，然后根據二氧化碳氣體的質量來求出碳酸鈉的質量，然后判斷是否有氫氧化鈉進而解答該題．
點評：本題主要考查了稀鹽酸和氫氧化鈉溶液發生中和反應及其設計實驗進行相關方面證明等方面的內容；熟練掌握中和反應的概念及其應用；掌握pH試紙測定溶液的pH時的操作方法．