Question

14．某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开展探究活动．以下是教学片段，请你参与学习并帮助填写空格（包括表中空格）．
【演示实验】将一定量的稀H₂SO₄加入到盛有NaOH溶液的烧杯中．
【学生板演】该反应的化学方程式H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
Ⅰ．定性探究
【提出问题】实验中未观察到明显现象，部分同学产生了疑问：反应后溶液中溶质是什么呢？
【猜想】针对疑问大家纷纷提出猜想．甲组同学的猜想如下：
猜想一：只有Na₂SO₄              猜想二：有Na₂SO₄和H₂SO₄
猜想三：有Na₂SO₄和NaOH         猜想四：有Na₂SO₄、H₂SO₄和NaOH
乙组同学对以上猜想提出质疑，认为有一种猜想是不合理的．你认为不合理的猜想是哪一种并说出理由猜想三，H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存．
【继续实验】
（1）丙组同学取烧杯中的少量溶液于试管中，滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，溶液中一定没有NaOH．
（2）为了验证其余猜想，各组同学取烧杯中的溶液，并选用老师提供的pH试纸、铜片、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液，分别进行如下三组探究实验．

实验方案	测溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaCl2 溶液
实验操作
实验现象	试纸变色，比照比色卡，pH＜7	有气泡产生	产生白色沉淀
实验结论	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中只有H2SO4

【得出结论】通过探究，全班同学一致确定猜想二是正确的．
【评价反思】老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定．同时指出上述三个实验探究中存在两处明显错误，请大家反思．同学们经过反思发现了这两处错误：
（1）实验操作中明显的一处错误是pH试纸浸入溶液中；
（2）实验方案探究中也有一个是不合理的，不合理的原因是Na₂SO₄与BaCl₂反应也会生成白色沉淀，不能证明一定有H₂SO₄存在．
【实验推广1】你想过复分解反应为什么能够发生吗？这是因为在这些反应物中含有一些“特殊”的阴、阳离子，它们能相互结合．如硫酸和氢氧化钠反应中，实际参加反应的离子是H⁺和OH^一，而SO₄^2-、Na⁺则是“旁观者”，并没有参加反应．请你分析澄清石灰水和碳酸钠溶液反应中，参加反应的离子是Ca²⁺和CO₃^2-．
【实验推广2】中和反应是没有现象的，如果要鉴别三瓶液体：稀硫酸，澄清石灰水，食盐水．提供试剂有：（A）酚酞，（B）纯碱溶液，只用一种试剂就可以将这三瓶液体区分出来，则选用试剂可以是B（从提供的试剂中选用）
Ⅱ．定量探究
取上述【演示实验】反应后烧杯中的溶液100g，设计如下实验：

计算反应后溶液中Na₂SO₄的质量是多少？（请列出计算过程）

Answer 1

分析 Ⅰ、【学生板演】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，注意化学式的写法和配平；
【假设猜想】根据酸碱不能共存判断不合理的猜想；
【实验探究】根据碳酸钠和硫酸反应能生成二氧化碳气体解答；
【评价反思】（1）根据图示操作判断，检测溶液的pH时，pH试纸不能伸入溶液中；
（2）检验一种物质时要排除其他物质的干扰，硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀．
【实验推广1】根据复分解反应发生的条件，有水或气体或沉淀生成该反应才发生，则离子能结合成水或气体或沉淀的，即为实际参加反应的离子；
【实验推广2】根据物质的性质进行分析，无色酚酞试液在碱性溶液中为红色，在中性和酸性溶液中为无色，碳酸钠能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，能与硫酸反应生成二氧化碳气体．
II．定量探究
根据化学方程式计算分析．

解答 解：【学生板演】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，化学方程式为H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【假设猜想】硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，酸或碱可能过量，当氢氧化钠过量时，反应后溶液中的溶质为硫酸钠和氢氧化钠，故猜想三为氢氧化钠和硫酸钠，酸碱过量，但不能同时过量，因为酸碱不能共存，会继续反应，故猜想三不合理；
【实验探究】（1）硫酸铜和氢氧化钠反应能生成氢氧化铜蓝色沉淀，因此溶液中滴加几滴CuSO₄溶液，无明显变化，说明溶液中一定没有氢氧化钠．
（2）溶液中有硫酸，滴加碳酸钠后，碳酸钠会和硫酸反应生成二氧化碳气体，因此会看到产生气泡．
【评价反思】（1）根据图示操作判断，检测溶液的pH时，pH试纸不能伸入溶液中，应用玻璃棒蘸取少量溶液涂到pH试纸上；
（2）检验一种物质时要排除其他物质的干扰，硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，故不能证明溶液中一定存在硫酸；
【实验推广1】氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，真正参与反应的是碳酸根离子和钙离子；
【实验推广2】石灰水为碱性，能使酚酞试液变红，硫酸呈酸性，不能使酚酞试液变色，食盐水呈中性，不能使酚酞试液变色，使用酚酞不能一次鉴别；碳酸钠能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，能与硫酸反应生成二氧化碳气体，与食盐水混合无现象，现象不同，使用碳酸钠溶液能一次鉴别．
II．定量探究
解：设反应后溶液中H₂SO₄与NaOH反应生成的Na₂SO₄的质量为x
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
       80     142
     20g×10%  x
$\frac{80}{142}=\frac{20g×10%}{x}$
x=3.55g
设反应后溶液中H₂SO₄与NaOH反应生成的Na₂SO₄与反应后溶液中原有Na₂SO₄的质量共为y
Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
142                233
y                  23.3g
$\frac{142}{233}=\frac{y}{23.3g}$
y=14.2g
反应后溶液中Na₂SO₄的质量为14.2g．
故答案为：【学生板演】H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
【假设猜想】猜想三，H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存；
【实验探究】（1）NaOH；
（2）有气泡产生；
【评价反思】
①pH试纸浸入溶液中；
②Na₂SO₄与BaCl₂反应也会生成白色沉淀，不能证明一定有H₂SO₄存在．
【实验推广1】Ca²⁺和CO₃^2-；
【实验推广2】B；
Ⅱ．定量探究：14.2g．

点评 此题通过中和反应考查了化学方程式的书写，实验方案设计、实验操作、实验方案的评价以及计算，解答时要全面审题，认真解答．