Question

学习中和反应时，老师和同学们展开了如下探究：
【探究一】：探究实验过程中的能量变化
用胶头滴管将10%的稀盐酸逐滴加入盛有NaOH溶液的烧杯中，并用温度计测量温度变化．
小军发现：随着稀盐酸的不断滴入，溶液的温度先升高后降低．对此合理的解释是______
______；
【探究二】：探究反应发生及反应终点问题
实验中，除了温度有变化外，没有任何现象能证明反应是否发生及反应是否已至终点，小雯同学在老师的帮助下，进行了下图所示的探究实验（滴加试剂时同时搅拌）．
①通过实验现象，小雯排除了实验B，你认为她的理由是______；
②实验C中溶液的颜色最终变成了红色，但也被排除，原因是______；
③实验时，老师告诉小雯：相对于实验A，实验D也有不足．通过下面的资料，你认为理由是______；
【资料卡片】：
紫色石蕊试液和无色酚酞试液在不同酸碱性溶液中的变色情况

紫色石蕊试液	pH＜5.0：红色	5.0＜pH＜8.0：紫色	pH＞8.0：蓝色
无色酚酞试液	pH＜8.2：无色	8.2＜pH＜10.0：红色	pH＞10.0：无色

④小杰认为：将NaOH溶液和稀盐酸混合后的溶液蒸干，若得到白色固体，则说明反应生成NaCl，从而确认反应已发生，你认为这种观点是否正确，并说出理由？______．
【探究三】：探究实验过程中的意外情况
（1）为了提高实验的趣味性，老师演示了如下图所示的连贯实验，回答下列问题：
①实验1所得溶液沸腾时的温度______100℃（填“＞”、“＜”或“=”）；
②实验后溶液一定显碱性的试管有______支，实验3后溶液中NaOH质量分数______（填“＞”、“＜”或“=”）实验2后溶液中NaOH质量分数；
③通过上述探究，你对酚酞试液在碱性溶液中的颜色变化有何新的认识？______；
（2）小岳在他的实验过程中意外发现有气泡出现，你认为原因是______．
【探究四】：从部分变质的NaOH样品中回收较为纯净的NaOH
小江同学查阅了不同温度下NaOH的溶解度（见资料卡片），并按如下步骤进行了实验（其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为实验操作）：
【资料卡片】：

温度/°C	10	20	40	60	80	100
溶解度/g	64	85	138	203	285	376

①试剂A是______（填化学式）溶液；
②操作名称：Ⅰ______、Ⅱ______、Ⅲ______；
③为获得纯度较高的NaOH固体，小江同学应在干燥前将其用______进行淋洗．
【探究五】：测定NaOH样品中NaOH的质量分数
小海取13.5g部分变质的NaOH固体样品加适量的水配成溶液，向其中加入足量质量分数为7.3%的稀盐酸，使其充分反应，生成二氧化碳2.2g（假设生成的CO₂被完全吸收）．
求：①样品中NaOH的质量分数（精确到小数点后一位）；
②在图中画出以纵坐标表示二氧化碳质量，横坐标表示盐酸质量的关系图（不要求精确）；解题过程：______；
【反思】：经过讨论，大家一致认为小海方法有误，求出的NaOH的质量分数比实际值大，造成错误最有可能的原因是什么？______；
【拓展提高】：欲使实验结果准确可靠，你对小海的实验会做怎样的改进？______．

Answer 1

解：【探究一】盐酸和氢氧化钠溶液反应要放出热量，等反应完全后不再放热，而加入的盐酸会使溶液的温度降低；
【探究二】①石蕊遇碱变蓝，遇中性溶液变紫，而这两种颜色比较接近，现象不明显；
②溶液变为红色，表明盐酸和氢氧化钠反应，但是滴加的氢氧化钠过量，不容易判断终点，所以该方案不合适；
③根据资料可以知道溶液只有达到弱碱性时石蕊才会变成紫色，而盐酸和氢氧化钠恰好完全反应时溶液呈中性，所以滴加的氢氧化钠溶液依然过量，所以该方案不合适；
④氢氧化钠也为白色固体，故该方法不可行；
【探究三】（1）①溶液的沸点大于水的沸点，所以溶液的温度要大于100℃；
②根据图中实验现象可以知道前四支是试管中的溶液都呈碱性；根据实验过程可以知道在实验中氢氧化钠的质量没有改变，但是在由于滴加了酚酞所以实验②中的氢氧化钠溶液的质量分数略大于试管③中的氢氧化钠溶液的质量分数；
③通过实验②中的现象可以知道酚酞在温度较高的时候在碱性溶液中变红后会消失；
（2）氢氧化钠变质后生成碳酸钠，而碳酸钠可以和盐酸反应生成气体；
【探究四】要从甲装置的混合溶液中回收得到较纯净的NaOH固体，要先除去其中的Na₂CO₃杂质，用Ca（OH）₂与Na₂CO₃反应生成沉淀碳酸钙和氢氧化钠，过滤出沉淀，得到氢氧化钠溶液，由资料可得出氢氧化钠的溶解度受温度影响较大，可加热后再降温结晶，所以：
①试剂A为氢氧化钙溶液；
②操作Ⅰ为过滤；操作Ⅱ为蒸发，将溶液变为饱和溶液，Ⅲ根据氢氧化钠的溶解度受温度变化较大可以将溶液进行降温结晶；
③为了得到较纯净的氢氧化钠可以用饱和的氢氧化钠溶液来洗涤所得晶体，然后再干燥；
【探究五】①设混合物中碳酸钠的质量为x，消耗盐酸的质量为y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 73 44
x y?7.3% 2.2g

解得：x=5.3g，y=50g
所以氢氧化钠的质量分数为：×100%=60.7%
②根据①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要盐酸的质量为50g
故可以作图如下：

【反思】根据氢氧化钠变质的过程可以知道，氢氧化钠要先吸收水分潮解后然后才会和二氧化碳反应，所以13.5g样品中包含了水的质量，而计算时没有考虑到吸收的水的质量，故会使求得的氢氧化钠的质量分数偏大．
【拓展应用】要使实验结果准确则必须排除水的干扰，所以可以将氢氧化钠样品烘干后进行实验．
故答案为：【探究一】盐酸和氢氧化钠溶液反应要放出热量，等反应完全后不再放热，而加入的盐酸会使溶液的温度降低；
【探究二】①石蕊遇碱变蓝，遇中性溶液变紫，而这两种颜色比较接近，现象不明显；
②溶液变为红色，表明盐酸和氢氧化钠反应，但是滴加的氢氧化钠过量，不容易判断终点，所以该方案不合适；
③根据资料可以知道溶液只有达到弱碱性时石蕊才会变成紫色，而盐酸和氢氧化钠恰好完全反应时溶液呈中性，所以滴加的氢氧化钠溶液依然过量，所以该方案不合适；
④不正确；氢氧化钠也为白色固体；
【探究三】（1）①＞；
②4；＞；
③酚酞在温度较高的时候在碱性溶液中变红后会消失；
（2）氢氧化钠变质；
【探究四】①Ca（OH）₂；
②过滤；蒸发；降温结晶；
③饱和的氢氧化钠溶液来洗涤所得晶体；
【探究五】①设混合物中碳酸钠的质量为x，消耗盐酸的质量为y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 73 44
x y?7.3% 2.2g

解得：x=5.3g，y=50g
所以氢氧化钠的质量分数为：×100%=60.7%
②根据①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要盐酸的质量为50g
故可以作图如下：

【反思】根据氢氧化钠变质的过程可以知道，氢氧化钠要先吸收水分潮解后然后才会和二氧化碳反应，所以13.5g样品中包含了水的质量，而计算时没有考虑到吸收的水的质量，故会使求得的氢氧化钠的质量分数偏大．
【拓展应用】将氢氧化钠样品烘干后进行实验．
分析：【探究一】盐酸和氢氧化钠溶液反应要放出热量，等反应完全后不再放热，而加入的盐酸会使溶液的温度降低，可以据此解答；
【探究二】①石蕊遇碱变蓝，遇中性溶液变紫，而这两种盐酸比较接近，现象不明显，可以据此解答该题；
②溶液变为红色，表明滴加的氢氧化钠过量，不容易判断终点；
③根据资料可以知道溶液只有达到碱性时石蕊才会变成紫色，所以滴加的氢氧化钠溶液依然过量；
④氢氧化钠也为白色固体，故该方法不可行，可以据此解答该题．
【探究三】（1）①溶液的沸点大于水的沸点，可以据此解答该题；
②根据实验过程可以知道在实验中氢氧化钠的质量没有改变，但是在由于滴加了酚酞所以试管②中的氢氧化钠溶液的质量分数略大于试管③中的氢氧化钠溶液的质量分数．可以据此解答；
③通过实验②中的现象可以知道酚酞在温度较高的时候在碱性溶液中变红后会消失，可以据此解答；
（2）根据氢氧化钠变质后会生成碳酸钠，可以据此解答该题；
【探究四】要从甲装置的混合溶液中回收得到较纯净的NaOH固体，要先除去其中的Na₂CO₃杂质，用Ca（OH）₂与Na₂CO₃反应生成沉淀碳酸钙和氢氧化钠，过滤出沉淀，得到氢氧化钠溶液，由资料可得出氢氧化钠的溶解度受温度影响较大，可加热后再降温结晶，可以据此解答该题；
【探究五】①根据二氧化碳的质量结合反应的化学方程式可以求算出碳酸钠的质量进而求算出氢氧化钠的质量分数；
②根据二氧化碳的质量结合反应的化学方程式可以求算出消耗的盐酸的质量，然后作图即可．
【反思】根据氢氧化钠变质的原因来解答即可．
【拓展应用】要使实验结果准确则必须排除水的干扰，可以据此解答该题．
点评：本题的综合性较强，解答是要注意联系氢氧化钠和碳酸盐的性质来进行悉心解答，并注意根据化学方程式的计算的一般步骤和格式．