Question

11．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：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“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”目的是除去氧氣和隔絕氧氣．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溶液呈堿性；
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實驗方法取上述溶液加水稀釋后，再滴加無色酚酞
，②觀察到的現象溶液呈紅色不消失．
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=7．
（2）某同學在沒使用溫度計的情況下，通過如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U型管中液面左低右高．
②實驗過程中，要用玻璃棒不斷攪拌，這樣做的目的是防止稀鹽酸過量．
③在實驗過程中意外發現有氣泡出現，你認為原因是氫氧化鈉溶液中含有碳酸鈉．
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可能是碳酸鈉； ③可能是NaOH與Na₂CO₃的混合物．
（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2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

分析 方案一：（1）根據用pH試紙測定溶液的pH的方法進行分析；
（2）根據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進行分析；
方案二：（1）根據氧氣不易溶于水，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進行分析；
（2）根據碳酸鈉溶液顯堿性進行分析；
（3）根據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進行分析；
方案三：（1）根據表中的數據第一組與第三組的數據進行分析判斷解答即可；
（2）根據中和反應是放熱反應使燒瓶中的氣體膨脹，壓強變大的角度進行分析；
（3）①根據膠頭滴管的用途進行分析；
②根據玻璃棒的作用進行分析；
③根據碳酸鈉與鹽酸反應的現象進行分析；
④根據氫氧化鈉與二氧化碳的反應情況進行分析；
（4）根據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，然后依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．

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值；
（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，觀察現象，②觀察到的現象：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的值是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，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；
③若出現氣泡則說明可能是氫氧化鈉變質，氫氧化鈉溶液中含有碳酸鈉；
④氫氧化鈉若變質則產生碳酸鈉，由于反應的情況不能確定，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
$\frac{106}{x}$=$\frac{73}{y×10%}$=$\frac{44}{2.2g}$
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
      40      36.5
      8g     z×10% 
     $\frac{40}{8g}$=$\frac{36.5}{z×10%}$
      z=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：．
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值；
（2）鹽酸過量，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防止稀鹽酸過量；
②使反應充分；
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量為8g；
（2）和氫氧化鈉反應的鹽酸的質量為73g；
（3）．

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