Question

在研究酸和碱的化学性质时，某小组同学想证明：稀H₂SO₄与NaOH溶液混合后，虽然仍为无色溶夜，但确实发生了化学反应．请你与他们一起完成实验方案的设计、实施和评价．
（1）方案一：测定稀H₂SO₄与NaOH 溶夜混合前后的pH（20℃）．测定某NaOH 溶夜的pH，pH______7（选填“大于”“等于”或“小于”）．将一定量的稀H₂SO₄ 加入该NaOH 溶夜中，混合均匀后测定其pH，pH小于7．
结论：稀H₂SO₄ 与NaOH 溶液发生了化学反应，并且______过量．该反应化学方程式为______
（2）为了进一步获取稀H₂SO₄ 与NaOH 溶液确实发生了化学反应的证据，依据中和反应是放热反应，H₂SO₄ 与NaOH反应是______（选填“放热”“吸热”或“无热量变化”）的反应，采用稀H₂SO₄ 与NaOH 溶液进行实验验证，具体操作是______．
（3）方案二：利用酸碱指示剂．回忆课堂上你和老师共同完成的酸、碱反应的实验探究，并依照下列要求进行实验的设计与分析：
①请你依据如图所示设计一个酸和碱反应的探究实验．

表1 探究实验

实验步骤	实验现象	结论
a．向烧杯中加入10ml 氢氧化钠溶液，并滴入几滴酚酞溶液； b．再用滴管慢慢滴入稀硫酸，并不断搅拌	a．溶液颜色______； b．不断搅拌溶液至溶液 颜色恰好变成______为止．	酸和碱发生了中和反应， 该反应属四种基本反应 类型中的______反应．

②选取BaCl₂、酚酞、紫色石蕊溶液设计实验，分别探究上述酸、碱反应后烧杯中的硫酸是否过量，请你根据表2判断正确的实验方案及分析方案错误的原因．
表2 探究实验

实验方案	实验步骤	实验现象	实验结论
方案一	取样，滴入适量的氯化钡溶液	出现白色沉淀	硫酸过量
方案二	取样，滴入几滴无色酚酞溶液	酚酞溶液不变色	酸、碱恰好反应
方案三	取样，滴入几滴紫色石蕊溶液	溶液变红	硫酸过量

设计的三个方案中，有一个正确的方案是______，请分析另外两个方案，错误的原因______、______．

Answer 1

解：（1）硫酸和氢氧化钠溶液的pH值，硫酸的pH小于7，氢氧化钠的pH大于7．当混合后，测定其pH小于7时，说明溶液显酸性，即硫酸有剩余，反应物是氢氧化钠和硫酸，生成物是硫酸钠和水，用观察法配平，所以方程式是：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；
（2）酸碱中和反应放出热量，在反应前后通过用温度计测定反应前后溶液温度的变化，来判断是否发生了化学反应；
（3）向烧杯中加入10ml 氢氧化钠溶液，并滴入几滴酚酞溶液，所以滴入酚酞后的颜色变化是由无色变红色（酚酞遇碱变红）．第二步是滴入适量的硫酸，溶液会由红色变成无色，证明碱被慢慢消耗，从而证明酸和碱发生了反应，氢氧化钠和硫酸发生的是中和反应生成对应的硫酸钠和水，两种化合物相互交换成分生成两种新化合物的反应类型，属于复分解反应；
对于硫酸是否过量的判断实际上是判断溶液中是否依然显酸性
方案一是错误的，取样，滴入适量的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，不能说明硫酸过量，因为氢氧化钠与硫酸反应生成的硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀；
方案二也是错误的，如果硫酸过量，酚酞试液也是无色的，所以不一定是恰好完全反应；
方案三是正确的．
故答案为：（1）＞；H₂SO₄；2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；（2）放热；测定反应前后溶液温度差；（3）

实验步骤	实验现象	结论
a．向烧杯中加入10ml 氢氧化钠溶液，并滴入几滴酚酞溶液； b．再用滴管慢慢滴入稀硫酸，并不断搅拌	a．溶液颜色 变红色； b．不断搅拌溶液至溶液 颜色恰好变成 无色为止．	酸和碱发生了中和反应， 该反应属四种基本反应 类型中的 复分解反应反应．

方案三；方案一错误的原因是溶液中有硫酸钠生成，存在硫酸根也能与氯化钡反应生成白色沉淀；方案二错误的原因是酸过量酚酞也是无色．
分析：（1）根据溶液的酸碱性和pH值的关系考虑；（2）根据酸碱中和反应放出热量，在反应前后通过用温度计测定反应前后溶液温度的变化考虑；（3）硫酸和氢氧化钠的反应，两者是否完全反应是存在三种可能的，而题目限定在恰好完全反应和硫酸过量的两种情况下的，所以只需要关注硫酸是否有剩余即可．当硫酸剩余时，既可以借助测定溶液的pH值，也可以借助酸的通性来进行，其实质都是检测氢离子或者消耗氢离子．
点评：注意从题目限制的环境下进行实验的设计，这样能够避免设计中出现的过多的情况的考虑，从而降低题目的难度．