Question

4．某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动．以下是教学片段，请你参与学习并帮助填写空格（包括表中空格）．
【演示实验】将一定量的稀H₂SO₄加入到盛有NaOH溶液的小烧杯中．
【学生板演】（1）该反应的化学方程式H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O．
【提出问题】实验中未观察到明显现象，部分同学产生了疑问：反应后溶液中溶质是什么呢？
【假设猜想】（2）针对疑问，太家纷纷提出猜想．甲组同学的猜想如下：
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
乙组同学对以上猜想提出质疑，认为有一种猜想是不合理的．不合理的猜想是猜想四．
【实验探究】（3）①丙组同学取烧杯中的溶液少量于试管中，滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，溶液中一定没有NaOH．
②为了验证其余猜想，各学习小组利用烧杯中的溶液，并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaC1₂溶液、Na₂CO₃溶液，进行如下三个方案的探究．

实验方案	测溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaC12溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，对比比色卡，pH＜7	有产生气泡	产生白色沉淀
实验结论	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4

【得出结论】通过探究，全班同学一致确定猜想二是正确的．
【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定．同时指出【实验探究】②中存在两处明显错误，请大家反思．同学们经过反思发现了这两处错误：①实验操作中的错误是将pH试纸直接放入待测液测pH．②实验方案中也有一个是错误的，错误的原因是生成的Na₂SO₄也会与BaCl₂反应产生白色沉淀，不一定是有过量H₂SO₄引起的．
【剖析本质】实验后，老师又带领大家从微观的角度来理解此反应的实质，请你和同学们一起在如图1反应后的方框中补画未画全的微粒．

【定量探究】
取上述【演示实验】反应后烧杯中的溶液100g，设计如图2实验：
试计算上述【演示实验】反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数是多少？（列出计算过程）

Answer 1

分析 【演示实验】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，注意化学式的写法和配平；
【假设猜想】根据酸碱不能共存判断不合理的猜想；
【实验探究】
①硫酸铜和氢氧化钠反应能生成氢氧化铜蓝色沉淀，因此溶液中滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，说明溶液中一定没有氢氧化钠；
②根据碳酸钠和硫酸反应能生成二氧化碳气体解答；
【评价反思】
（1）根据图示操作判断，检测溶液的pH时，pH试纸不能伸入溶液中；
（2）检验一种物质时要排除其他物质的干扰，硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀；
【剖析本质】根据质量守恒定律分析；
II．定量探究
根据化学方程式计算分析．

解答 解：
【演示实验】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，化学方程式为H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【假设猜想】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，酸或碱可能过量，但不能同时过量，因为酸碱不能共存，会继续反应，故猜想四不合理；
【实验探究】
①硫酸铜和氢氧化钠反应能生成氢氧化铜蓝色沉淀，因此溶液中滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，说明溶液中一定没有氢氧化钠．
②碳酸钠和硫酸反应能生成二氧化碳气体，会看到溶液中有气泡冒出；
【剖析本质】如图，即补2个水分子、2个氢离子
【评价反思】
（1）根据图示操作判断，检测溶液的pH时，pH试纸不能伸入溶液中，应用玻璃棒蘸取少量溶液涂到pH试纸上；
（2）检验一种物质时要排除其他物质的干扰，硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，故不能证明溶液中一定存在硫酸；
II．定量探究
解：设反应后溶液中H₂SO₄与NaOH反应生成的Na₂SO₄的质量为x
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
       80     142
   20g×10%    x
$\frac{80}{20g×10%}$=$\frac{142}{x}$
x=3.55g
设反应后溶液中H₂SO₄与NaOH反应生成的Na₂SO₄与反应后溶液中原有Na₂SO₄的质量共为y
Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
142                233
y                  23.3g
$\frac{142}{y}$=$\frac{233}{23.3g}$
y=14.2g
反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数是$\frac{14.2g-3.55g}{100g}$×100%=10.65%
故答案为：
【学生板演】H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【猜    想】猜想四．
【继续实验】
（1）NaOH
（2）有产生气泡
【评价反思】
（1）①将pH试纸直接放入待测液测pH；②生成的Na₂SO₄也会与BaCl₂反应产生白色沉淀，不一定是有过量H₂SO₄引起的

II．定量探究10.65%．

点评 此题通过中和反应考查了化学方程式的书写，实验方案设计、实验操作以及实验方案的评价，解答时要全面审题，认真解答．