Question

8．做完氢氧化钠与稀硫酸中和反应的实验后，兴趣小组的同学对反应后溶液中的溶质成分产生了兴趣，请你与他们一起进行以下探究．
[提出问题]溶液中的溶质是什么物质？
[作出猜想]（1）甲同学认为溶液中的溶质只有Na₂SO₄一种物质．
（2）乙同学认为溶液中的溶质是Na₂SO₄和H₂SO₄两种物质．
（3）丙同学认为溶液中的溶质是Na₂SO₄和NaOH两种物质．
（4）丁同学认为溶液中的溶质是Na₂SO₄和NaOH和H₂SO₄．
通过进一步讨论，同学们一致认为，以上丁（填甲、乙、丙、丁）同学的猜想肯定错误，无需实验验证．
[查阅资料]①Na₂SO₄溶液显中性．
②Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO₂）等物质．
[实验验证]

	实验操作	实验现象	实验结论
乙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，将表面反复打磨后的铝片放入试管的溶液中	铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出，收集气体点燃，火焰呈淡蓝色	猜想（2）成立
丙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，向试管中滴加几滴无色酚酞试液	溶液变红色	猜想（3）成立

[总结反思]戊同学根据乙、丙两位同学的实验现象，首先肯定猜想（1）不成立．经过进一步分析，戊同学认为猜想（2）也不成立，他的理由是滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸．兴趣小组的同学经过充分讨论，一致认为猜想（3）成立．
[知识拓展]（1）生活中能否用铝制品来盛放强碱性溶液？不能（填“能”或“不能”）．

（2）乙同学的实验中铝片与氢氧化钠溶液发生了反应，请写出铝与该溶液发生反应的化学方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（3）镁和铝在元素周期表中处于相邻位置．向盛有100g稀硫酸的烧杯中加入一定量的Mg粉，固体完全溶解后，再向所得溶液中加入NaOH溶液，所得沉淀质量与加入NaOH溶液的质量关系如图所示．
①计算该NaOH溶液溶质的质量分数．（要求写出计算过程）
②计算该100g稀硫酸中所含溶质硫酸的质量．（要求写出计算过程）

Answer 1

分析 考虑硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，故二者不能共存，则推测丁同学的猜想错误；
【作出猜想】根据硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，两种物质可能恰好完全反应，也可能其中的一种物质过量进行分析；
【实验验证】根据氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞变红色进行分析；
【总结反思】根据氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，不能共存进行分析；
【知识拓展】（1）根据Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO₂）等物质进行分析；
（2）根据铝和氢氧化钠反应会生成偏铝酸钠和氢气，氢气具有可燃性进行分析．
（3）稀硫酸和镁反应生成硫酸镁和氢气，硫酸镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠，根据反应的化学方程式和提供的数据可以进行相关方面的计算．

解答 解：因为硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，故二者不能共存，则推测丁同学的猜想错误；
【作出猜想】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，两种物质可能恰好完全反应，也可能其中的一种物质过量，所以乙同学认为溶液中的溶质是Na₂SO₄和硫酸两种物质；
【实验验证】氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞变红色，所以

	实验操作	实验现象	实验结论
乙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，将表面反复打磨后的铝片放入试管的溶液中	铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出，收集气体点燃，火焰呈淡蓝色	猜想（2）成立
丙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，向试管中滴加几滴无色酚酞试液	溶液变红色	猜想（3）成立

【总结反思】氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，不能共存，所以丁同学根据乙、丙两位同学的实验现象，首先肯定猜想（1）不成立．经过进一步分析，丁同学认为猜想（2）也不成立，他的理由是：滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸；
【知识拓展】（1）Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO₂）等物质，所以生活中不能用铝制品来盛放强碱性溶液；
（2）铝和氢氧化钠反应会生成偏铝酸钠和氢气，氢气具有可燃性，所以乙同学的实验中铝片与氢氧化钠溶液发生了反应，铝与氢氧化钠溶液发生反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）设：生成8.7gMg（OH）₂消耗的NaOH的质量为x，氢氧化钠溶液反应所消耗硫酸溶质的质量为y，
MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄，
       80      58
       x       8.7g
则$\frac{80}{58}=\frac{x}{8.7g}$，解得x=12g，
氢氧化钠溶液中溶质质量分数为：$\frac{12g}{120g-80g}$×100%=30%，
答：氢氧化钠溶液中溶质质量分数为30%．
H₂SO₄消耗的NaOH的质量为：80g×30%=24g，
设与氢氧化钠反应所消耗硫酸溶质的质量为y．
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，
98      80
y       24g
则$\frac{98}{80}=\frac{y}{24g}$，解得y=29.4g，
故氢氧化钠溶液反应所消耗硫酸溶质的质量为29.4g．
而Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄；则：
设与镁粉反应所消耗硫酸溶质的质量为z．
H₂SO₄～MgSO₄～Mg（OH）₂，
98            58
z             8.7g
则$\frac{98}{58}=\frac{z}{8.7g}$，解得z=14.7g．
故与镁粉反应所消耗硫酸溶质的质量为14.7g．
故该100g稀硫酸中所含溶质硫酸的质量为：29.4g+14.7g=44.1g．
故答案为：
丁；【作出猜想】（2）硫酸；【实验验证】红；
【总结反思】滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸；
【知识拓展】（1）不能；（2）氢氧化钠，2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．（3）30%；44.1g．

点评 对反应后溶液组成成分进行猜想时，可根据反应物恰好完全反应或反应物之一过量进行分析，判断出反应后溶液的可能组成；还考查学生运用假设法和化学方程式进行计算和推断的能力，计算时要注意规范性和准确性．