Question

4．某化學課堂圍繞“酸堿中和反應”，將學生分成若干小組，在老師引導下開展探究活動．以下是教學片段，請你參與學習并幫助填寫空格（包括表中空格）．
【演示實驗】將一定量的稀H₂SO₄加入到盛有NaOH溶液的小燒杯中．
【學生板演】（1）該反應的化學方程式H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O．
【提出問題】實驗中未觀察到明顯現象，部分同學產生了疑問：反應后溶液中溶質是什么呢？
【假設猜想】（2）針對疑問，太家紛紛提出猜想．甲組同學的猜想如下：
猜想一：只有Na₂SO₄          猜想二：有Na₂SO₄和H₂SO₄
猜想三：有Na₂SO₄和NaOH         猜想四：有Na₂SO₄、H₂SO₄和NaOH
乙組同學對以上猜想提出質疑，認為有一種猜想是不合理的．不合理的猜想是猜想四．
【實驗探究】（3）①丙組同學取燒杯中的溶液少量于試管中，滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，溶液中一定沒有NaOH．
②為了驗證其余猜想，各學習小組利用燒杯中的溶液，并選用老師提供的pH試紙、銅片、BaC1₂溶液、Na₂CO₃溶液，進行如下三個方案的探究．

實驗方案	測溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaC12溶液
實驗操作
實驗現象	試紙變色，對比比色卡，pH＜7	有產生氣泡	產生白色沉淀
實驗結論	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4

【得出結論】通過探究，全班同學一致確定猜想二是正確的．
【評價反思】老師對同學們能用多種方法進行探究，并且得出正確結論給予肯定．同時指出【實驗探究】②中存在兩處明顯錯誤，請大家反思．同學們經過反思發現了這兩處錯誤：①實驗操作中的錯誤是將pH試紙直接放入待測液測pH．②實驗方案中也有一個是錯誤的，錯誤的原因是生成的Na₂SO₄也會與BaCl₂反應產生白色沉淀，不一定是有過量H₂SO₄引起的．
【剖析本質】實驗后，老師又帶領大家從微觀的角度來理解此反應的實質，請你和同學們一起在如圖1反應后的方框中補畫未畫全的微粒．

【定量探究】
取上述【演示實驗】反應后燒杯中的溶液100g，設計如圖2實驗：
試計算上述【演示實驗】反應后溶液中Na₂SO₄的質量分數是多少？（列出計算過程）

Answer 1

分析 【演示實驗】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，注意化學式的寫法和配平；
【假設猜想】根據酸堿不能共存判斷不合理的猜想；
【實驗探究】
①硫酸銅和氫氧化鈉反應能生成氫氧化銅藍色沉淀，因此溶液中滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，說明溶液中一定沒有氫氧化鈉；
②根據碳酸鈉和硫酸反應能生成二氧化碳氣體解答；
【評價反思】
（1）根據圖示操作判斷，檢測溶液的pH時，pH試紙不能伸入溶液中；
（2）檢驗一種物質時要排除其他物質的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀；
【剖析本質】根據質量守恒定律分析；
II．定量探究
根據化學方程式計算分析．

解答 解：
【演示實驗】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，化學方程式為H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【假設猜想】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，酸或堿可能過量，但不能同時過量，因為酸堿不能共存，會繼續反應，故猜想四不合理；
【實驗探究】
①硫酸銅和氫氧化鈉反應能生成氫氧化銅藍色沉淀，因此溶液中滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，說明溶液中一定沒有氫氧化鈉．
②碳酸鈉和硫酸反應能生成二氧化碳氣體，會看到溶液中有氣泡冒出；
【剖析本質】如圖，即補2個水分子、2個氫離子
【評價反思】
（1）根據圖示操作判斷，檢測溶液的pH時，pH試紙不能伸入溶液中，應用玻璃棒蘸取少量溶液涂到pH試紙上；
（2）檢驗一種物質時要排除其他物質的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀，故不能證明溶液中一定存在硫酸；
II．定量探究
解：設反應后溶液中H₂SO₄與NaOH反應生成的Na₂SO₄的質量為x
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
       80     142
   20g×10%    x
$\frac{80}{20g×10%}$=$\frac{142}{x}$
x=3.55g
設反應后溶液中H₂SO₄與NaOH反應生成的Na₂SO₄與反應后溶液中原有Na₂SO₄的質量共為y
Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
142                233
y                  23.3g
$\frac{142}{y}$=$\frac{233}{23.3g}$
y=14.2g
反應后溶液中Na₂SO₄的質量分數是$\frac{14.2g-3.55g}{100g}$×100%=10.65%
故答案為：
【學生板演】H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【猜    想】猜想四．
【繼續實驗】
（1）NaOH
（2）有產生氣泡
【評價反思】
（1）①將pH試紙直接放入待測液測pH；②生成的Na₂SO₄也會與BaCl₂反應產生白色沉淀，不一定是有過量H₂SO₄引起的

II．定量探究10.65%．

點評 此題通過中和反應考查了化學方程式的書寫，實驗方案設計、實驗操作以及實驗方案的評價，解答時要全面審題，認真解答．