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．

I、实验方案
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NaOH溶液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：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10克混合，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（如下表）．

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．
II、实验中的意外情况
在实验过程中，他们发现盛放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；②可能是Na₂CO₃； ③可能是NaOH和Na₂CO₃．
（1）小明同学取白色粉末少许，溶于水后，先向溶液中加入足量的______溶液，看到白色沉淀产生，然后向上层清液中加入酚酞试液，看到溶液呈红色，验证了猜想③是正确的．
（2）为了进一步研究，三位同学取了10.0g上述样品，利用电子天平共同做了下图所示的实验．

实验数据记录如下：

称   量   项   目	称   量  时 间	质量（g）
试样		10.00
装置+稀硫酸质量		241.20
装置+稀硫酸质量+试样	反应开始后15秒	249.20
装置+稀硫酸质量+试样	反应开始后35秒	249.00
装置+稀硫酸质量+试样	反应开始后55秒	249.00

试通过分析表中数据计算上述样品中各成份的质量分数（写出计算过程）．______．
（3）有同学提出按上述实验所测得试样中Na₂CO₃质量分数会偏小，该同学的理由是（实验操作均正确）：______．

Answer 1

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．
（2）推测“测得的pH小于7”的理由：排除因盐酸的加入，稀释氢氧化钠溶液而引起pH减小．
方案二：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．
（1）第三组中盐酸的浓度都是第一组的2倍，氢氧化钠是第一组的4倍，温度变化就是第一组的4倍，而第三组氢氧化钠是第二组的2倍，所以温度的改变也是第三组的，可推出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，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U形管中左边液面下降反映溶液放热并判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应．
（3）①实验方法：做对比实验，取上述NaOH溶液加水稀释，加入酚酞溶液，观察到：出现红色且不褪去，说明是由于氢氧化钠溶液浓度过大而出现的上述现象．
方案三：（1）验证猜想③是否正确，主要是检验碳酸钠与氢氧化钠的存在，一般是利用对碳酸根的检验以及碱性溶液的检验完成，因此加入钙盐或钡盐以检验碳酸根，加入酚酞对氢氧化钠的碱性进行分析判断．
（2）根据资料数据可知：溶液在反应前后物质的质量变化的量即是反应生成的二氧化碳的量，据此可依据方程式求出碳酸钠的质量，也可知氢氧化钠的质量．
（3）根据二氧化碳的密度较大容器中容易残存少量的二氧化碳，导致测量的二氧化碳质量较小，溶液的质量变大分析即可．
故答案为：I、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）7      （2）U形管中左边液面下降 
II、（1）CaCl₂或BaCl₂ （2）计算过程
解：设样品中碳酸钠的质量为x
241.20g+10.00g-249.00g=2.2g            
H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄ +H₂O+CO₂↑      
      106               44
       x                2.2g
       x=5.3 g                             
Na₂CO₃质量分数为：=53%
NaOH质量分数为：1-53%=47% 
（3）CO₂的密度比空气大，CO₂残留在装置中，造成最终测得的质量偏大，测得生成的CO₂质量偏小，故Na₂CO₃的质量分数偏小．
分析：方案一：（1）用pH试纸测定溶液的pH时，掌握正确的操作方法；
（2）简述强调“测得的pH小于7”的理由；考虑稀盐酸和稀释的作用．
方案二：（1）由表中数据，可推出x的值．
（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 U形管中左边液面下降判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应．
方案三：（1）验证猜想③是否正确，主要是检验碳酸钠与氢氧化钠的存在，一般是利用对碳酸根的检验以及碱性溶液的检验完成．
（2）根据资料得知：溶液在反应前后物质的质量变化的量即是反应生成的二氧化碳的量，据此可依据方程式求出碳酸钠的质量，也可知氢氧化钠的质量．
（3）根据二氧化碳的密度较大分析即可．
点评：在解此类题时首先要搞清需要解答的问题，然后应用所掌握的知识逐一进行解答，此类问题往往起点高但落点较低，难度不大．