Question

15．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，請你于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有Na₂SO₄和H₂SO₄兩種物質．
（3）丙同學認為溶液中的溶質有Na₂SO₄和NaOH兩種物質．
（4）丁同學認為溶液中的溶質有Na₂SO₄、NaOH和H₂SO₄三種物質．
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，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）和另外一種物質．
【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內的溶液中	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，向試管內滴加幾滴無色酚酞試液	無色溶液變成紅色	猜想（3）成立

【總結反思】戊同學根據所學化學知識和乙、丙兩同學的實驗現象，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（選填“能”或“不能”）
（2）乙同學的實驗中鋁片與H₂SO₄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+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+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 氫氧化鈉和稀硫酸恰好完全反應時，溶質是硫酸鈉，稀硫酸過量時，溶質是硫酸鈉和硫酸，氫氧化鈉過量時，溶質是硫酸鈉和氫氧化鈉；鋁能和稀硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣，能和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，氫氣燃燒時發出淡藍色火焰；稀硫酸顯酸性，不能使酚酞試液變色，氫氧化鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；

解答 解：：【作出猜想】丁同學認為溶液中的溶質有Na₂SO₄、NaOH和H₂SO₄三種物質，如果NaOH和H₂SO₄同時存在則發生綜合反應，故丁同學的猜想一定不成立；故填：丁；
【實驗驗證】實驗過程如下表所示：

	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Ⅱ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Ⅲ成立

【總結反思】戊同學根據所學化學知識和乙、丙兩同學的實驗現象，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；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）因為鋁能與堿性物質反應，故生活中不能用鋁制品來盛放強堿性溶液，故填：不能；
（2）乙同學的實驗中鋁片與硫酸溶液發生了反應，生成了硫酸鋁和氫氣，反應的方程式為，2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．
（3）（3）解：①設與硫酸鎂反應消耗NaOH的質量為x
2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
 80    58
x     8.7g      $\frac{80}{58}$=$\frac{x}{8.7g}$     x=12g 
所以NaOH溶液溶質的質量分數=12g∕40g×100%=30%      
②當加入120gNaOH溶液時，溶液中溶質只有Na₂SO₄
設100g稀硫酸中含硫酸的質量為y
2NaOH～Na₂SO₄～H₂SO₄
80             98
120g×30%        y   $\frac{80}{98}$=$\frac{120g×30%}{y}$         y=44.1g         
答：該100g稀硫酸中所含溶質硫酸的質量是44.1g．
故答案為：【作出猜想】丁；【實驗驗證】紅；
【總結反思】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）不能；（2）H₂SO₄、2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；
（3）解：①設與硫酸鎂反應消耗NaOH的質量為x
2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
 80    58
x     8.7g      $\frac{80}{98}$=$\frac{x}{8.7g}$    x=12g （1分）
所以NaOH溶液溶質的質量分數=12g∕40g×100%=30%           （1分）
②當加入120gNaOH溶液時，溶液中溶質只有Na₂SO₄
設100g稀硫酸中含硫酸的質量為y
2NaOH～Na₂SO₄～H₂SO₄
80             98
120g×30%        y     $\frac{80}{98}$=$\frac{120g×30%}{y}$         y=44.1g         （2分）
答：該100g稀硫酸中所含溶質硫酸的質量是44.1g．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．