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，如果測得的pH逐漸變小且小于7，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了化學反應．
（1）用pH試紙測定NaOH溶液pH時，正確的操作是：______．
（2）簡述強調“測得的pH小于7”的理由：______．
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

（1）表中x=______．
（2）某同學在沒使用溫度計的情況下，通過右圖所示裝置完成了實驗．則該同學根據______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．
（1）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______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．
（2）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下圖所示的實驗．

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（寫出計算過程）．______．
（3）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）：______．

Answer 1

【答案】分析：方案一：（1）用pH試紙測定溶液的pH時，掌握正確的操作方法；
（2）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：（1）由表中數據，可推出x的值．
（2）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．
方案三：（1）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．
（2）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．
（3）根據二氧化碳的密度較大分析即可．
解答：解：方案一、（1）用pH試紙測定溶液的pH時，正確的操作是：將PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液滴在試紙上，將試紙顏色與比色卡對照讀出．
（2）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．
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．
（1）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，可推出x=7．
（2）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．
（3）①實驗方法：做對比實驗，取上述NaOH溶液加水稀釋，加入酚酞溶液，觀察到：出現紅色且不褪去，說明是由于氫氧化鈉溶液濃度過大而出現的上述現象．
方案三：（1）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，加入酚酞對氫氧化鈉的堿性進行分析判斷．
（2）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．
（3）根據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，溶液的質量變大分析即可．
故答案為：I、方案一 （1）將PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液滴在試紙上，將試紙顏色與比色卡對照讀出PH．
（2）排除因稀釋而使溶液pH減小的因素．         
方案二：（1）7      （2）U形管中左邊液面下降 
II、（1）CaCl₂或BaCl₂ （2）計算過程
解：設樣品中碳酸鈉的質量為x
241.20g+10.00g-249.00g=2.2g            
H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄ +H₂O+CO₂↑      
      106               44
       x                2.2g
       x=5.3 g                             
Na₂CO₃質量分數為：=53%
NaOH質量分數為：1-53%=47% 
（3）CO₂的密度比空氣大，CO₂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：在解此類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進行解答，此類問題往往起點高但落點較低，難度不大．