Question

某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应，从不同角度设计了如下实验方案，并进行实验．方案

某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应，从不同角度设计了如下实验方案，并进行实验．方案一：先用pH试纸测定NaOH溶液的pH，再滴加盐酸，并不断振荡溶液，同时测定混合溶液的pH，如果测得的pH逐渐变小且小于7，则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应．（1）用pH试纸测定溶液的pH时，正确的操作是：______．（2）简述强调“测得的pH小于7”的理由：______．方案二：先在NaOH溶液中滴加几滴酚酞溶液，溶液显红色，然后再滴加盐酸，可观察到红色逐渐消失，则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应．该组同学在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液时，发现了一个意外现象：氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液，溶液变成了红色，过了一会儿红色就消失了．该小组对这种意外现象的原因作了如下猜想：①可能是酚酞溶液与空气中的氧气反应，使红色消失；②可能是氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳反应，使红色消失．（1）为验证猜想①，该组同学做了如下实验：将配制的氢氧化钠溶液加热，并在液面上方滴一些植物油，然后在冷却后的溶液中滴入酚酞溶液．实验中“加热”和“滴入植物油”目的是______．实验结果表明酚酞溶液红色消失与空气中的氧气无关．（2）为验证猜想②，该组同学做了如下实验：取了一定量的Na2CO3溶液，在其中滴入酚酞溶液，发现溶液也呈现红色，由此可得出以下两点结论：结论1：说明Na2CO3溶液呈______性；结论2：说明酚酞溶液红色消失与空气中的二氧化碳无关．（3）该小组同学通过查阅资料得知：当氢氧化钠溶液浓度很大时，就会出现上述意外现象．请设计实验证明该方案中取用的NaOH溶液浓度过大：①实验方法______，②观察到的现象______．方案三：化学反应中通常伴随有能量的变化，可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生．如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化，则证明发生了化学反应．该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10mL混合，用温度计测定室温下混合前后温度的变化，并记录了每次混合前后温度的升高值△t（如表）． 编号 盐酸 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）某同学在没使用温度计的情况下，通过右图所示装置完成了实验．则该同学根据______判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应．（3）关于实验中的细节和意外情况：①实验中，稀盐酸必须用胶头滴管逐滴滴加，这样做的目的是______．②实验过程中，要用玻璃棒不断搅拌，这样做的目的是______．③在实验过程中意外发现有气泡出现，你认为原因是______．④发现盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末．他们依据所学的化学知识，对这种白色粉末的成分作了如下猜想：①可能是NaOH；你认为：②可能是______； ③可能是______．（4）为了进一步研究实验中出现的问题，取了13.3g氢氧化钠固体样品加适量的水配成溶液，向其中加入200g10%的稀盐酸，使其充分反应，生成二氧化碳2.2g．求：（1）样品中氢氧化钠的质量；______（2）和氢氧化钠反应的盐酸的质量；______（3）在图中画出以纵坐标表示二氧化碳质量，横坐标表示盐酸的质量的关系图．（已知Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑）

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Answer 1

方案一
（1）用pH试纸测定溶液的pH时，正确的操作是：用玻璃棒蘸取溶液滴在PH试纸上，再与标准比色卡对照就可以知道溶液的PH；
（2）因为稀释氢氧化钠溶液时，碱性减弱，溶液的PH变小，只能无限的接近于7，但是不能等于或小于7．如果PH小于7，说明氢氧化钠和盐酸发生了化学反应；
方案二
（1）实验中“加热”和“滴入植物油”目的是：除去溶液中溶解的氧气，来排除氧气的干扰．
（2）结论1根据显碱性的物质能使酚酞试液变红色，说明碳酸钠溶液显碱性；
（3）根据所给的信息可以知道，将该氢氧化钠溶液稀释后再滴加酚酞观察现象，若显示红色则说明所取的溶液浓度过大，
方案三
（1）比较第三组和第一组数据中的盐酸和氢氧化钠的浓度可以知道，第三组中氢氧化钠和盐酸的浓度都是第一组的2倍，则温度的变化是第一组的4倍；第二组与第一组比较，盐酸的质量分数不变，而氢氧化钠的浓度是第一组的2倍，所以温度的改变也是第一组的2倍，所以X=7
（2）氢氧化钠和盐酸发生中和反应，溶液的温度会升高，导致烧瓶内的压强增大，使U形管的液面出现高度差，
（3）①在盐酸和氢氧化钠反应时，可以知道如果滴加速度过快可能会滴入的盐酸过量，
②用玻璃棒搅拌能够是盐酸和氢氧化钠充分反应，
③若出现气泡则说明可能是氢氧化钠变质，
④若变质则产生碳酸钠，所以可以得出固体成分可能是碳酸钠，碳酸钠和氢氧化钠等猜想
（4）（1）（2）分析该题中所发生的化学反应，可以知道是碳酸钠和盐酸的反应，然后根据二氧化碳气体的质量来来求出碳酸钠的质量，然后判断是否有氢氧化钠解答该题；
（3）盐酸先和氢氧化钠反应，然后才和碳酸钠反应生成二氧化碳
故答案为：方案一：（1）将PH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液滴在试纸上，将试纸颜色与比色卡对照读出pH．
（2）排除因稀释而使溶液pH减小的因素．
方案二：（1）除氧和隔氧．
（2）碱；
（3）①取上述溶液加水稀释后，再滴加无色酚酞，
②溶液呈红色．
方案三：（1）7．（2）U型管中液面左低右高；
（3）①防止稀盐酸过量
②使反应充分
③氢氧化钠溶液中含有碳酸钠
④Na₂CO₃NaOH与Na₂CO₃的混合物．
（4）解：设固体样品中碳酸钠的质量为x，跟碳酸钠反应的盐酸的质量为y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73              44
x      y×10%          2.2g

106

x

＝

73

y×10%

＝ 

44

2.2g

解得：x=5.3g   y=36.5g
NaOH的质量为：13.3g-5.3g=8g
设和氢氧化钠反应的盐酸的质量为z
NaOH+HCl═NaCl+H₂O（0.5分）
40   36.5
8g z×10%

40

8g

＝

36.5

z×10%

解得  z=73g
答：（1）样品中氢氧化钠的质量为8g；
（2）和氢氧化钠反应的盐酸的质量为73g．
（3）在图中画出以纵坐标表示二氧化碳质量，横坐标表示盐酸的质量的关系图：：