Question

某興趣小組同學為證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應，從不同角度設計了如下實驗方案，并進行實驗．
I、實驗方案
方案一：先用pH試紙測定NaOH溶液的pH，再滴加鹽酸，并不斷振蕩溶液，同時測定混合溶液的pH，測得的pH逐漸變小直到pH小于7，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了化學反應．
（1）反應后，所得溶液顯

酸

性（填“酸”、“堿”或“中”）
（2）用pH試紙測定NaOH溶液pH時，正確的操作是：

用干燥的玻璃棒蘸一滴NaOH溶液滴在干凈的白瓷板或玻璃片上，再把試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，即可得出溶液的pH

．
（3）簡述強調“測得的pH小于7”的理由：

排除因稀釋而使溶液pH減小的因素

．
方案二：化學反應中通常伴隨有能量的變化，可借助反應前后的溫度變化來判斷反應的發生．如果NaOH溶液與稀鹽酸混合前后溫度有變化，則證明發生了化學反應．
該組同學將不同濃度的鹽酸和NaOH溶液各10克混合，用溫度計測定室溫下混合前后溫度的變化，并記錄了每次混合前后溫度的升高值△t（如下表）．

編號	鹽酸	NaOH溶液	△t/℃
1	3.65%	2.00%	3.5
2	3.65%	4.00%	x
3	7.30%	8.00%	14

（4）表中x=

7

．
（5）某同學在沒使用溫度計的情況下，通過圖1所示裝置完成了實驗．則該同學根據實驗現象：

U形管中左邊液面下降

，判斷NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應．
II、實驗中的意外情況
在實驗過程中，他們發現盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶口和橡皮塞上出現了白色粉末．他們依據所學的化學知識，對這種白色粉末的成分作了如下猜想：①可能是NaOH；②可能是Na₂CO₃； ③可能是NaOH和Na₂CO₃．
（6）小明同學取白色粉末少許，溶于水后，先向溶液中加入足量的

CaCl₂或BaCl₂

溶液，看到白色沉淀產生，然后向上層清液中加入酚酞試液，看到溶液呈紅色，驗證了猜想③是正確的．
（7）為了進一步研究，三位同學取了10.0g上述樣品，利用電子天平共同做了圖所示的實驗．
實驗數據記錄如下：

稱   量   項   目	稱   量  時 間	質量（g）
試樣		10.00
裝置+稀硫酸質量		241.20
裝置+稀硫酸質量+試樣	反應開始后15秒	249.20
裝置+稀硫酸質量+試樣	反應開始后35秒	249.00
裝置+稀硫酸質量+試樣	反應開始后55秒	249.00

試通過分析表中數據計算上述樣品中各成份的質量分數分別是多少？（寫出計算過程）．
（8）有同學提出按上述實驗所測得試樣中Na₂CO₃質量分數會偏小，該同學的理由是（實驗操作均正確）：

CO₂的密度比空氣大，殘留在裝置中，造成最終測得的質量偏大，測得生成的CO₂質量偏小，故Na₂CO₃的質量分數偏小

．

Answer 1

分析：方案一：（1）由題意知：測得的pH逐漸變小直到pH小于7，說明最終溶液顯酸性；
（2）用pH試紙測定溶液的pH時，掌握正確的操作方法；
（3）簡述強調“測得的pH小于7”的理由；考慮稀鹽酸和稀釋的作用；
方案二：Ⅰ、（4）由表中數據，可推出x的值；
（5）某同學在沒使用溫度計的情況下，通過如圖所示裝置完成了實驗．則該同學根據 U形管中左邊液面下降判斷NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應；
Ⅱ、（6）驗證猜想③是否正確，主要是檢驗碳酸鈉與氫氧化鈉的存在，一般是利用對碳酸根的檢驗以及堿性溶液的檢驗完成；
（7）根據資料得知：溶液在反應前后物質的質量變化的量即是反應生成的二氧化碳的量，據此可依據方程式求出碳酸鈉的質量，也可知氫氧化鈉的質量；
（8）根據二氧化碳的密度較大分析即可．

解答：解：方案一：
（1）測得的pH逐漸變小直到pH小于7，說明最終溶液顯酸性；
故答案為：酸；
（2）用pH試紙測定氫氧化鈉溶液的pH時，正確的操作是：用干燥的玻璃棒蘸一滴NaOH溶液滴在干凈的白瓷板或玻璃片上，再把試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，即可得出溶液的pH；
故答案為：用干燥的玻璃棒蘸一滴NaOH溶液滴在干凈的白瓷板或玻璃片上，再把試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，即可得出溶液的pH；
（3）推測“測得的pH小于7”的理由：排除因鹽酸的加入，稀釋氫氧化鈉溶液而引起pH減小；
故答案為：
排除因稀釋而使溶液pH減小的因素；
方案二：Ⅰ、
（4）化學反應中通常伴隨有能量的變化，可借助反應前后的溫度變化來判斷反應的發生．如果NaOH溶液與稀鹽酸混合前后溫度有變化，則證明發生了化學反應．該組同學將不同濃度的鹽酸和NaOH溶液各10mL混合，用溫度計測定室溫下混合前后溫度的變化，并記錄了每次混合前后溫度的升高值△t；
第三組中鹽酸的濃度都是第一組的2倍，氫氧化鈉是第一組的4倍，溫度變化就是第一組的4倍，而第三組氫氧化鈉是第二組的2倍，所以溫度的改變也是第三組的

1

2

，可推出x=7；
故答案為：7；
（5）氫氧化鈉和鹽酸發生中和反應，溶液的溫度會升高，導致燒瓶內的壓強增大，使U形管的液面出現高度差，某同學在沒使用溫度計的情況下，通過如圖所示裝置完成了實驗．則該同學根據U形管中左邊液面下降反映溶液放熱并判斷NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應；
故答案為：
U形管中左邊液面下降；
Ⅱ、（6）要驗證猜想③是否正確，主要是檢驗碳酸鈉與氫氧化鈉的存在，一般是利用對碳酸根的檢驗以及堿性溶液的檢驗完成，因此加入鈣鹽或鋇鹽以檢驗碳酸根，不能加入對應的堿，防止干擾；加入酚酞對氫氧化鈉的堿性進行分析判斷；
故答案為：CaCl₂或BaCl_2；
（7）根據資料數據可知：溶液在反應前后物質的質量變化的量即是反應生成的二氧化碳的量，據此可依據方程式求出碳酸鈉的質量，也可知氫氧化鈉的質量；
二氧化碳的質量是：241.20g+10.00g-249.00g=2.2g   
設樣品中碳酸鈉的質量為x
H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄ +H₂O+CO₂↑     
      106               44
       x                2.2g
 

106

x

=

44

2.2g

     x=5.3 g                            
Na₂CO₃質量分數為：

5.3 g

10.0g

×100%=53%
NaOH質量分數為：1-53%=47%
（8）二氧化碳的密度較大，容器中容易殘存少量的二氧化碳，導致測量的二氧化碳質量較小，碳酸鈉的質量變小，則質量分數變小；
故答案為：
CO₂的密度比空氣大，殘留在裝置中，造成最終測得的質量偏大，測得生成的CO₂質量偏小，故Na₂CO₃的質量分數偏小．

點評：本題閱讀量較大，考查了中和反應的概念及其應用；pH試紙測定溶液的pH時的操作方法，方程式計算等知識，此類問題往往起點高但落點較低，在解題時首先要搞清需要解答的問題，然后應用所掌握的知識逐一分析解答即可．