Question

14．做完氫氧化鈉與稀硫酸中和反應的實驗后，興趣小組的同學對反應后溶液中的溶質成分產生了興趣，請你與他們一起進行以下探究．
【提出問題】溶液中的溶質是什么物質？
【作出猜想】
（1）甲同學認為溶液中的溶質只有Na₂SO₄一種物質．
（2）乙同學認為溶液中的溶質是Na₂SO₄和H₂SO₄兩種物質．
（3）丙同學認為溶液中的溶質是Na₂SO₄和NaOH兩種物質．
（4）丁同學認為溶液中的溶質是Na₂SO₄、NaOH和H₂SO₄
通過進一步討論，大家一致認為以上丁（填甲、乙、丙、丁）同學的猜想肯定錯誤，無需實驗驗證．
【查閱資料】①Na₂SO₄溶液顯中性．
②Al與強堿NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉（NaAlO₂）等物質．
【實驗驗證】

	實驗操作	實驗現象	實驗結論
乙同學 實驗	取中和反應后的溶液少許于試管中，將表面反復打磨后的鋁片放入試管的溶液中	鋁片逐漸溶解，并有大量氣泡冒出，收集氣體點燃，火焰呈淡藍色	猜想（2）成立
丙同學 實驗	取中和反應后的溶液少許于試管中，向試管中滴加幾滴無色酚酞試液	溶液變紅色	猜想（3）成立

【總結反思】戊同學根據乙、丙兩位同學的實驗現象，首先肯定猜想（1）不成立．經過進一步分析，戊同學認為猜想（2）也不成立，他的理由是滴入酚酞試液后，溶液變紅色，說明溶液呈堿性，溶液中不可能含有硫酸．興趣小組的同學經過充分討論，一致認為猜想（3）成立．
【知識拓展】（1）生活中能否用鋁制品來盛放強堿性溶液？不能（填“能”或“不能”）
（2）乙同學的實驗中鋁片與氫氧化鈉溶液發生了反應，請寫出鋁與該溶液發生反應的化學方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．  
 （3）鎂和鋁在元素周期表中處于相鄰位置．向盛有100g稀硫酸的燒杯中加 入一定量的Mg粉，固體完全溶解后，再向所得溶液中加入NaOH溶液，所得沉淀質量與加入NaOH溶液的質量關系如圖所示．
①計算該NaOH溶液溶質的質量分數．（要求寫出計算過程）
②計算該100g稀硫酸中所含溶質硫酸的質量．（要求寫出計算過程）

Answer 1

分析 【作出猜想】根據硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，兩種物質可能恰好完全反應，也可能其中的一種物質過量進行分析；
【實驗驗證】根據氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞變紅色進行分析；
【總結反思】根據氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水，不能共存進行分析；
【知識拓展】（1）根據Al與強堿NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉（NaAlO₂）等物質進行分析；
（2）根據鋁和氫氧化鈉反應會生成偏鋁酸鈉和氫氣，氫氣具有可燃性進行分析；
（3）根據反應的化學方程式結合數據解答即可．

解答 解：【作出猜想】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，兩種物質可能恰好完全反應，也可能其中的一種物質過量，但是不會同時剩余，故丁同學的猜想不正確，故填：丁；
【實驗驗證】氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞變紅色，故填：紅；
【總結反思】氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水，不能共存，所以丁同學根據乙、丙兩位同學的實驗現象，首先肯定猜想（1）不成立．經過進一步分析，丁同學認為猜想（2）也不成立，他的理由是：滴入酚酞試液后，溶液變紅色，說明溶液呈堿性，溶液中不可能含有硫酸；故填：滴入酚酞試液后，溶液變紅色，說明溶液呈堿性，溶液中不可能含有硫酸；
【知識拓展】（1）Al與強堿NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉（NaAlO₂）等物質，所以生活中不能用鋁制品來盛放強堿性溶液；故填：不能；
（2）鋁和氫氧化鈉反應會生成偏鋁酸鈉和氫氣，氫氣具有可燃性，所以乙同學的實驗中鋁片與氫氧化鈉溶液發生了反應，鋁與氫氧化鈉溶液發生反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，化學方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．故填：氫氧化鈉；2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（3）設：生成8.7gMg（OH）₂消耗的NaOH的質量為x，氫氧化鈉溶液反應所消耗硫酸溶質的質量為y，
MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄，
                80         58
                x         8.7g
則$\frac{80}{58}=\frac{x}{8.7g}$，解得x=12g，
氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為：$\frac{12g}{120g-80g}$×100%=30%，
答：氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為30%．
H₂SO₄消耗的NaOH的質量為：80g×30%=24g，
設與氫氧化鈉反應所消耗硫酸溶質的質量為y．
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，
98           80
y           24g
則$\frac{98}{80}=\frac{y}{24g}$，解得y=29.4g，
故氫氧化鈉溶液反應所消耗硫酸溶質的質量為29.4g．
而Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄；則：
設與鎂粉反應所消耗硫酸溶質的質量為z．
H₂SO₄～MgSO₄～Mg（OH）₂，
98                               58
z                                8.7g
則$\frac{98}{58}=\frac{z}{8.7g}$，解得z=14.7g．
故與鎂粉反應所消耗硫酸溶質的質量為14.7g．
故該100g稀硫酸中所含溶質硫酸的質量為：29.4g+14.7g=44.1g．
答：該NaOH溶液溶質的質量分數為30%；該100g稀硫酸中所含溶質硫酸的質量為44.1g．

點評 對反應后溶液組成成分進行猜想時，可根據反應物恰好完全反應或反應物之一過量進行分析，判斷出反應后溶液的可能組成．