Question

15．（1）在a、b两支试管中，分别装上形态相同、质量相等的一颗锌粒，然后向两支试管中分别加入相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸（酸过量），填写下列空白：
?a、b两支试管中的现象：相同点是都产生无色气泡；不同点是a中反应速率较快，原因是盐酸是强酸，醋酸是弱酸，盐酸溶液中c（H⁺）大．
?a、b两支试管中反应完毕后生成气体的总体积是V（a）等于V（b）（填“大于”、“小于”或“等于”）；原因是酸过量，产生氢气的量由锌决定，锌的质量相等．
（2）现有常温下的0.1mol•L^-1纯碱溶液．
?你认为该溶液呈碱性的原因是（用两个离子方程式表示）：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
?为证明你的上述观点，请设计一个简单的实验，简述实验过程：向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后，溶液显红色；然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量，若溶液红色逐渐变浅直至消失，则说明上述观点．
③同学甲认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2- 离子不超过其总量的10%．请你设计实验证明该同学的观点是否正确：用pH试纸（或pH计）测常温下0.1mol•L^-1纯碱溶液的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确；若pH＞12，则该同学的观点不正确．

Answer 1

分析 （1）观察到都有无色的气体产生，但氢离子的浓度不同，所以反应速率不等；
酸过量，生成氢气的量取决于锌的量；
（2）①碳酸根离子部分水解，导致溶液呈碱性，据此写出水解的离子方程式；
②可向滴有酚酞的碳酸钠溶液中滴入氯化钙溶液，若溶液红色逐渐变浅并最终消失则证明该观点；
③用pH试纸测定0.1mol/L的碳酸钠溶液的pH，若pH＜12，则说明发生水解的CO₃^2-离子不超过其总量的10%．

解答 解：（1）盐酸是强酸，醋酸是弱酸，相同物质的量浓度、相同体积的稀盐酸和稀醋酸，盐酸中氢离子浓度大于醋酸，两只试管中观察到都有产生无色的气体，但因为盐酸中氢离子的浓度大于醋酸，所以a中产生氢气的速率比b快；
由于酸过量，产生氢气的量由锌决定，锌的质量相等，则生成氢气的体积相等，
故答案为：都产生无色气泡；a中反应速率较快；盐酸是强酸，醋酸是弱酸，盐酸溶液中c（H⁺）大；等于；酸过量，产生氢气的量由锌决定，锌的质量相等；
（2）①碳酸根离子在溶液中发生水解反应：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，导致溶液显示碱性，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
②证明纯碱溶液显示碱性是碳酸根离子水解导致的方法为：向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后，溶液显红色；然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量，若溶液红色逐渐变浅直至消失，则说明上述观点，
故答案为：向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后，溶液显红色；然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量，若溶液红色逐渐变浅直至消失，则说明上述观点；
③Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2- 离子不超过其总量的10%，证明方法为：用pH试纸（或pH计）测常温下0.1 mol•L^-1纯碱溶液的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确；若pH＞12，则该同学的观点不正确，
故答案为：用pH试纸（或pH计）测常温下0.1 mol•L^-1纯碱溶液的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确；若pH＞12，则该同学的观点不正确．

点评 本题考查了弱电解质的电离平衡、盐的水解原理及其影响，题目难度中等，明确影响电离平衡、盐的水解的因素为解答关键，（2）为难点，注意掌握性质实验方案设计的原则，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．