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
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,
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
而加入的盐酸会使溶液的温度降低

【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
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
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实验C中溶液的颜色最终变成了红色,但也被排除,原因是
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
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
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
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

【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?
不正确;氢氧化钠也为白色固体
不正确;氢氧化钠也为白色固体

【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
4
4
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?
在温度较高的时候酚酞在碱性溶液中不会变红.
在温度较高的时候酚酞在碱性溶液中不会变红.

(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
氢氧化钠变质
氢氧化钠变质

【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
Ca(OH)2
Ca(OH)2
(填化学式)溶液;
②操作名称:Ⅰ
过滤
过滤
、Ⅱ
蒸发
蒸发
、Ⅲ
降温结晶
降温结晶

③为获得纯度较高的NaOH固体,小江同学应在干燥前将其用
饱和的氢氧化钠溶液来洗涤所得晶体
饱和的氢氧化钠溶液来洗涤所得晶体
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:
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
10673 44
xy?7.3%2.2g
106
x
=
73
y?7.3%
=
44
2.2g

解得:x=5.3g,y=50g
所以氢氧化钠的质量分数为:
13.5g-5.3g
13.5g
×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:
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
10673 44
xy?7.3%2.2g
106
x
=
73
y?7.3%
=
44
2.2g

解得:x=5.3g,y=50g
所以氢氧化钠的质量分数为:
13.5g-5.3g
13.5g
×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】: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?
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
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?
将氢氧化钠样品烘干后进行实验
将氢氧化钠样品烘干后进行实验

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10 mL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。

⑶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_________________________。

⑷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:

⑴样品中氢氧化钠的质量;

⑵和氢氧化钠反应的盐酸的质量;

⑶在右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↑)

 

化学中质量守恒定律是一个非常重要的定量定律。

(1)如右图装置中,称量小烧杯中所有物质的质量m1,然后将小烧杯中的碳酸钠与盐酸完全混合,反应发生一段时间后,再称量小烧杯及烧瓶内物质的总质量为 m2,则(填“=” “>”“<”)m1     m2 ,其原因为            

(2)天然气的主要成分是甲烷(CH4),可直接用作气体燃    

料。燃烧反应前后分子种类变化的微观示意图如下所示。

①1个B分子中含有        个原子。

②四种物质中属于化合物的是        (填图中字母)。

(3)A和B可发生如下反应:3A+2B=A3B2,某学生做了3次该实验(每次均充分反应),反应前A和B的质量和都是l0g。有关实验数据见下表:

序号

反应前A的质量

反应前B的质量

反应后A3B2的质量

8g

2g

6g

4g

6g

6g

xg

yg

9g

X∶Y的比值可能为                           

(4)为了测定某品牌食用纯碱中碳酸钠的质量分数,某校化学研究性学习小组的探究过程如

下:

【提出问题】样品中碳酸钠的质量分数是多少?

【知识准备】食用纯碱的主要成分是碳酸钠,另外还含有少量的氯化钠;反应过程中不考虑水和氯化氢的挥发。

【设计方案】(1)方案一:向一定量样品中加入过量澄清石灰水,根据反应生成碳酸钙的质量,先求出碳酸钠的质量,再计算样品中碳酸钠的质量分数。

        (2)方案二:向一定量样品中加入足量的稀盐酸,根据反应生成二氧化碳的质量,先求出碳酸钠的质量,再计算样品中碳酸钠的质量分数。   

【进行实验】甲组同学:称取24.00g样品,加水配成溶液,在溶液中加入过量的澄清石灰水。过滤、洗涤、干燥,共得到白色沉淀20.00g。

         乙组同学:称取24.00g样品,加入足量的稀盐酸直到反应停止,共收集到8.80g二氧化碳。   

【解决问题】请你任选一组同学的实验结果,帮助他们计算出样品中碳酸钠的质量分数。(写出计算过程。计算结果精确到0.1% )

高锰酸钾是一种盐,可溶于水,溶液显紫红色.课本上有一个“估算高锰酸根离子的大小”的实验,某同学按课本实验步骤操作如下:

①取一小粒高锰酸钾晶体(实验室用的高锰酸钾晶体粒径大约为1﹣﹣3毫米),用毫米刻度尺测量并估算其体积为Vmm3

②将该高锰酸钾晶体溶解在有10毫升水的试管1中;

③从试管1中取出1毫升溶液,将其加人有9毫升水的试管2中(第一次稀释);

④从试管2中取出1毫升溶液,将其加人有9毫升水的试管3中;

⑤以上述方法继续稀释高锰酸钾溶液,到刚看不出高锰酸钾溶液的紫红色为止时,共稀释10次;

特别提示:已知在第9次稀释时,还能看出溶液呈淡紫红色.此时10毫升溶液中有1000个高锰酸根离子.该数据可作为本实验的估算比较标准.

请回答以下问题:

(1)在取1毫升高锰酸钾溶液时,若俯视量筒读数,则所取溶液体积  1毫升(选填“大于”、“等于”或“小于”).

(2)下列课本中的哪一个实验,与本实验方法相似的是  

A.验证植物光合作用产生氧气    B.测定空气中氧气的含量

C.用pH试纸测定溶液的酸碱度   D.探究物体所受浮力与排开水的关系

(3)要提高该实验估算的准确度,下列哪两种改进方法一定正确的是  

A.在一支试管中加人蒸馏水作为无色标准,与稀释后的溶液加以比对

B.每次稀释时都从试管中取2毫升溶液,将其加人有18毫升水的试管中

C.将高锰酸钾晶体放人盛有蒸馏水的量筒中,根据量筒中液面变化,测量其体积

D.用托盘天平称量一小粒高锰酸钾晶体的质量,根据其密度计算出体积

(4)按该同学实验方法估算高锰酸根离子的大小约是  mm3;(用式子表示)

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