Question

20．某化学课堂围绕“酸碱中和反应”，将学生分成若干小组，在老师引导下开始探究活动．以下是教学片断，请你参与学习并帮助填写空格（包括表中空格）．
【查阅资料】Na₂SO₄溶液呈中性
【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】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种并说出理由猜想四H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存．
【继续试验】（1）丙组同学取烧杯中的少量溶液于试管中，滴加几滴酚酞溶液，无明显变化，溶液中一定没有NaOH或氢氧化钠．
（2）为了验证其余猜想，各组同学取烧杯中的溶液，丙选用老师提供的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	①测溶液pH	②滴加Na2CO3溶液	③滴加BaCl2溶液
实验现象	试纸变色，与标准比色卡比照，得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	溶液中有H2SO4

【得出结论】通过探究，全班同学一直确定猜想二是正确的．
【评价反思、老师对同学能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定，同时也指出上述三个实验探究中也有一个是不合理的，这个方案是③（选填①、②、③），你还可以选择锌粒（填药品名称）进行实验，也能得出同样的结论．
【剖析本质】实验后，老师又带领大家从微观的角度来理解此反应的实质，请你和同学们一起在反应后的方框中补画未画全的微粒．

Ⅰ．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：
试计算上述【演示实验】反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数是多少？（列出计算过程）

Answer 1

分析 【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】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．
【剖析本质】根据酸和碱反应生成盐和水解答；
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，但不能同时过量，因为酸碱不能共存，会继续反应，故猜想四不合理；
【实验探究】
（1）取烧杯中的少量溶液于试管中，滴加几滴酚酞溶液，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】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；故③错；根据酸可以和活泼金属反应产生氢气，可以选择锌粒，如果有气泡产生，说明有硫酸．
【剖析本质】补两个水分子、两个氢离子

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
$\frac{80}{20g×10%}=\frac{142}{x}$
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
$\frac{142}{y}=\frac{233}{23.3g}$
y=14.2g
反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数=$\frac{14.2g-3.55g}{100g}$×100%=10.65%
故答案为：
【学生板演】H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
【假设猜想】猜想四      H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存
【实验探究】
（1）NaOH或氢氧化钠
（2）有气泡产生
【评价反思】
③Na₂SO₄与BaCl₂反应也会生成白色沉淀，不能证明一定有H₂SO₄存在    锌粒
【剖析本质】

II．定量探究
反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数是10.65%．

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．