Question

13．酸与碱之间发生中和反应，其实质是酸溶液中大量自由移动的H⁺和碱溶液中大量自由移动的OH^-结合成水分子的过程．请根据以下氢氧化钠溶液与稀盐酸反应的实验，回答问题．
【实验1】用酚酞试液
（1）向一锥形瓶中倾倒100g质量分数为4.00%的氢氧化钠溶液，滴入3滴酚酞试液，振荡，再逐滴滴入质量分数为3.65%的稀盐酸，边滴边振荡，直至溶液刚好变为无色为止，共用去稀盐酸100g，则反应后溶液中溶质质量分数为2.1%（结果精确到0.1%）．（写出计算过程）
反应后溶液中的溶质可用蒸发溶剂的方法（填一操作名称）使其析出．用酚酞作指示剂可逐滴控制酸、碱溶液反应的量，视觉效果灵敏，操作简便．
【实验2】用pH试纸
（2）向一支试管内倒入约2mL氢氧化钠溶液，再逐滴滴入盐酸，边滴边振荡．然后用玻璃棒蘸取反应液沾到pH试纸上，与标准比色卡对照．因无法通过肉眼观察到反应进程，需间隔数滴多次检测溶液的pH，所以每使用玻璃棒蘸取溶液前，必须进行洗涤擦拭的预处理．
【实验3】用碳酸钠溶液
（3）甲同学的实验：在试管中加入2mL稀盐酸，逐滴加入氢氧化钠溶液，振荡后再滴入V₁mL碳酸钠溶液，实验过程中无明显现象．
乙同学的实验：在试管中加入2mL稀盐酸，逐滴加入氢氧化钠溶液，振荡后再滴入碳酸钠溶液，有气泡逸出，写出产生该现象的化学方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，继续滴加碳酸钠溶液至恰好无气泡时，共消耗碳酸钠溶液V₂mL．
你认为甲（填“甲”或者“乙”）的实验能证明酸与碱之间发生中和反应．而另一同学需补如下实验才能说明：另取一支试管，加入2mL稀盐酸，逐滴加入碳酸钠溶液至无气泡产生，记录消耗的碳酸钠溶液的体积为V₃ mL，V₃ mL＞V₂mL，证明在乙的实验中稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了中和反应（写出实验步骤，现象和判断依据）；依据以上实验原理，以下物质中不能用来验证中和反应的是：C
A、氢氧化铝     B、铁锈    C、氯化钠  D、锌粒
【小结】
除了用酸碱指示剂，还有很多方法都可以用来检测中和反应是否发生．

Answer 1

分析 （1）根据酸碱指示剂在酸碱盐中的显色进行分析；
根据滴加盐酸的量利用方程式中的比例关系进行分析；
根据氯化钠的溶解度受温度的影响进行分析；
（2）根据氢氧化钠极易和空气中的二氧化碳反应进行分析；
（3）根据氢氧化钠和盐酸发生中和反应后溶液中是否存在盐酸进行判断．

解答 解：
（1）酚酞遇到碱性溶液变红色，遇到酸性和中性的液体不变色，滴加盐酸后只要酚酞由红色变成无色，就证明没有氢氧化钠了，两者发生了反应，
设反应后生成氯化钠的质量为x，
  NaOH+HCl=NaCl+H₂O
     36.5   58.5
  100g×3.65% x
$\frac{36.5}{100g×3.65%}=\frac{58.5}{x}$
x=5.85g
反应后的溶液质量是：100g+100g=200g，
所以反应后的溶质质量分数为$\frac{5.85g}{200g}×$100%≈2.1%
氯化钠的溶解度受温度影响变化较小，所以可以蒸发溶剂使晶体析出，
故答案为：无色，2.1%，蒸发溶剂；
（2）蘸取的氢氧化钠和空气中的二氧化碳会生成碳酸钠，所以蘸取之前，需要清洗，防止影响实验效果，故答案为：洗涤擦拭；
（3）先向稀硫酸中逐滴加入氢氧化钠溶液，再滴入碳酸钠溶液，实验过程中无气泡逸出，说明加入氢氧化钠溶液可以与稀硫酸反应；
加入碳酸钠溶液时有气泡逸出，说明溶液中稀硫酸，因此，该实验不能证明稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了中和反应．盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
要证明稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了中和反应，需补充如下实验：向2mL稀硫酸中直接滴加碳酸钠溶液至无气泡产生，记录消耗碳酸钠溶液的体积，若此体积大于乙的实验中消耗的碳酸钠溶液的体积，则证明在乙的实验中稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了中和反应，所以本题答案为：逐滴加入碳酸钠溶液至无气泡产生，记录消耗的碳酸钠溶液的体积为V₃ mL，V₃ mL＞V₂mL，证明在乙的实验中稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了中和反应；
根据酸碱的性质可知，氢氧化铝、铁锈、锌粒都能与酸反应，氯化钠不反应，故选C
答案：
（1）无色，2.1%，蒸发溶剂
（2）洗涤擦拭
（3）Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑      甲   逐滴加入碳酸钠溶液至无气泡产生，记录消耗的碳酸钠溶液的体积为V₃ mL，V₃ mL＞V₂mL，证明在乙的实验中稀硫酸与氢氧化钠溶液发生了中和反应；  C

点评 此题在以往对中和反应探究考查的基础上又有所拓展，从定量研究的角度对同学们提出了要求．很多同学由于基础知识掌握不牢固，心理素质较差，缺乏分析推理和实验探究能力而不能顺利解答此类综合性问题．