Question

11．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：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）简述强调“测得的pH小于7”的理由：盐酸过量，这时溶液呈酸性，溶液的pH小于7．
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”目的是除去氧气和隔绝氧气．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溶液呈碱性；
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实验方法取上述溶液加水稀释后，再滴加无色酚酞
，②观察到的现象溶液呈红色不消失．
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=7．
（2）某同学在没使用温度计的情况下，通过如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U型管中液面左低右高．
②实验过程中，要用玻璃棒不断搅拌，这样做的目的是防止稀盐酸过量．
③在实验过程中意外发现有气泡出现，你认为原因是氢氧化钠溶液中含有碳酸钠．
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可能是碳酸钠； ③可能是NaOH与Na₂CO₃的混合物．
（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2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↑）

Answer 1

分析 方案一：（1）根据用pH试纸测定溶液的pH的方法进行分析；
（2）根据用盐酸滴定氢氧化钠溶液时，如果盐酸过量，则使溶液的pH小于7进行分析；
方案二：（1）根据氧气不易溶于水，所以空气中的氧气有一少部分会溶于水，加热可把水中的氧气除去；植物油浮在水面上，能防止氧气进入溶液进行分析；
（2）根据碳酸钠溶液显碱性进行分析；
（3）根据用稀释浓氢氧化钠溶液的方法检验浓氢氧化钠能使变红的酚酞试液的红色消失进行分析；
方案三：（1）根据表中的数据第一组与第三组的数据进行分析判断解答即可；
（2）根据中和反应是放热反应使烧瓶中的气体膨胀，压强变大的角度进行分析；
（3）①根据胶头滴管的用途进行分析；
②根据玻璃棒的作用进行分析；
③根据碳酸钠与盐酸反应的现象进行分析；
④根据氢氧化钠与二氧化碳的反应情况进行分析；
（4）根据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，然后依据二氧化碳气体的质量来求出碳酸钠的质量，然后判断是否有氢氧化钠进而解答该题．

解答 解：方案一：（1）用pH试纸测定溶液的pH时，正确的操作是：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值；
（2）向NaOH溶液中再滴加盐酸，如果盐酸过量，这时溶液呈酸性，溶液的pH小于7；
方案二：（1）由于水中溶有少量的氧气，加热是为了除去溶液中的氧气，滴加植物油是为了防止空气中的氧气进入；
（2）碳酸钠虽然是盐，但它的水溶液显碱性；
（3）可以采用向浓氢氧化钠溶液中加水稀释的方法来证明，所以①实验方法：向氢氧化钠溶液中滴几滴酚酞试液，可观察到溶液先变红色，过一会红色消失，再向溶液中加入水进行稀释，观察现象，②观察到的现象：溶液又变成红色；
方案三：（1）第三组中氢氧化钠和盐酸的浓度都是第一组的2倍，浓度叠加就是第一组的4倍，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的值是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，所以U形管中的液面左低右高；
（3）①在盐酸和氢氧化钠反应时，如果加入盐酸的速度稍快可能会使加入的盐酸过量，如使用胶头滴管加入盐酸，可以防止稀盐酸过量；
②用玻璃棒搅拌能够使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，氢氧化钠溶液中含有碳酸钠；
④氢氧化钠若变质则产生碳酸钠，由于反应的情况不能确定，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）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
$\frac{106}{x}$=$\frac{73}{y×10%}$=$\frac{44}{2.2g}$
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
      40      36.5
      8g     z×10% 
     $\frac{40}{8g}$=$\frac{36.5}{z×10%}$
      z=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：．
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值；
（2）盐酸过量，溶液呈酸性，溶液的pH小于7；
方案二：（1）除去氧气和隔绝氧气；
（2）碱；
（3）取上述溶液加水稀释后，再滴加无色酚酞；溶液呈红色不消失；
方案三：（1）7；
（2）U型管中液面左低右高；
（3）①防止稀盐酸过量；
②使反应充分；
③氢氧化钠溶液中含有碳酸钠；
④Na₂CO₃，NaOH与Na₂CO₃的混合物；
（4）（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）．

点评 本题主要考查了酸碱中和反应以及酸碱性溶液与酸碱指示剂相互作用的情况，可以依据已有的知识进行，要求同学们加强对物质性质的识记，以便灵活应用．