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．
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：______．
（2）简述强调“测得的pH小于7”的理由：______．
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______．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______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______，②观察到的现象______．
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=______．
（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．
（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______．②实验过程中，要用玻璃棒不断搅拌，这样做的目的是______．③在实验过程中意外发现有气泡出现，你认为原因是______．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______； ③可能是______．
（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

解：方案一
（1）用pH试纸测定溶液的pH时，正确的操作是：用玻璃棒蘸取溶液滴在PH试纸上，再与标准比色卡对照就可以知道溶液的PH；
（2）因为稀释氢氧化钠溶液时，碱性减弱，溶液的PH变小，只能无限的接近于7，但是不能等于或小于7．如果PH小于7，说明氢氧化钠和盐酸发生了化学反应；
方案二
（1）实验中“加热”和“滴入植物油”目的是：除去溶液中溶解的氧气，来排除氧气的干扰．
（2）结论1根据显碱性的物质能使酚酞试液变红色，说明碳酸钠溶液显碱性；
（3）根据所给的信息可以知道，将该氢氧化钠溶液稀释后再滴加酚酞观察现象，若显示红色则说明所取的溶液浓度过大，
方案三
（1）比较第三组和第一组数据中的盐酸和氢氧化钠的浓度可以知道，第三组中氢氧化钠和盐酸的浓度都是第一组的2倍，则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=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，
（3）①在盐酸和氢氧化钠反应时，可以知道如果滴加速度过快可能会滴入的盐酸过量，
②用玻璃棒搅拌能够是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，
④若变质则产生碳酸钠，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）（1）（2）分析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，然后根据二氧化碳气体的质量来来求出碳酸钠的质量，然后判断是否有氢氧化钠解答该题；
（3）盐酸先和氢氧化钠反应，然后才和碳酸钠反应生成二氧化碳
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．
（2）排除因稀释而使溶液pH减小的因素．
方案二：（1）除氧和隔氧．
（2）碱；
（3）①取上述溶液加水稀释后，再滴加无色酚酞，
②溶液呈红色．
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
④Na₂CO₃NaOH与Na₂CO₃的混合物．
（4）解：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

解得：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（0.5分）
40 36.5
8g z×10%

解得 z=73g
答：（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）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：：

分析：方案一：（1）正确的用pH试纸测定溶液的pH；
（2）在滴加过程中如果没反应则无论将氢氧化钠稀释到什么程度都不可能小于7；
方案二（1）为了验证是不是氧气的影响，所以要排除氧气的干扰；
（2）氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，而碳酸钠也能够是酚酞变红，故排除了这种可能；
方案三：（1）根据表中的数据进行解答；
（2）根据中和反应是放热反应进行分析；
（3）根据实验中的操作可能造成的影响和后果来解答该题；
（4）分析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，然后根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．
点评：本题主要考查了稀盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应及其设计实验进行相关方面证明等方面的内容；熟练掌握中和反应的概念及其应用；掌握pH试纸测定溶液的pH时的操作方法．