Question

學習中和反應時，老師和同學們展開了如下探究：
【探究一】：探究實驗過程中的能量變化
用膠頭滴管將10%的稀鹽酸逐滴加入盛有NaOH溶液的燒杯中，并用溫度計測量溫度變化．
小軍發現：隨著稀鹽酸的不斷滴入，溶液的溫度先升高后降低．對此合理的解釋是

鹽酸和氫氧化鈉溶液反應要放出熱量，等反應完全后不再放熱，

而加入的鹽酸會使溶液的溫度降低

；
【探究二】：探究反應發生及反應終點問題
實驗中，除了溫度有變化外，沒有任何現象能證明反應是否發生及反應是否已至終點，小雯同學在老師的幫助下，進行了下圖所示的探究實驗（滴加試劑時同時攪拌）．
①通過實驗現象，小雯排除了實驗B，你認為她的理由是

石蕊遇堿變藍，遇中性溶液變紫，而這兩種顏色比較接近，現象不明顯

；
②實驗C中溶液的顏色最終變成了紅色，但也被排除，原因是

溶液變為紅色，表明鹽酸和氫氧化鈉反應，但是滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點，所以該方案不合適

；
③實驗時，老師告訴小雯：相對于實驗A，實驗D也有不足．通過下面的資料，你認為理由是

根據資料可以知道溶液只有達到弱堿性時石蕊才會變成紫色，而鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應時溶液呈中性，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過量，所以該方案不合適

；
【資料卡片】：
紫色石蕊試液和無色酚酞試液在不同酸堿性溶液中的變色情況

紫色石蕊試液	pH＜5.0：紅色	5.0＜pH＜8.0：紫色	pH＞8.0：藍色
無色酚酞試液	pH＜8.2：無色	8.2＜pH＜10.0：紅色	pH＞10.0：無色

④小杰認為：將NaOH溶液和稀鹽酸混合后的溶液蒸干，若得到白色固體，則說明反應生成NaCl，從而確認反應已發生，你認為這種觀點是否正確，并說出理由？

不正確；氫氧化鈉也為白色固體

．
【探究三】：探究實驗過程中的意外情況
（1）為了提高實驗的趣味性，老師演示了如下圖所示的連貫實驗，回答下列問題：
①實驗1所得溶液沸騰時的溫度

＞

100℃（填“＞”、“＜”或“=”）；
②實驗后溶液一定顯堿性的試管有

4

支，實驗3后溶液中NaOH質量分數

＞

（填“＞”、“＜”或“=”）實驗2后溶液中NaOH質量分數；
③通過上述探究，你對酚酞試液在堿性溶液中的顏色變化有何新的認識？

在溫度較高的時候酚酞在堿性溶液中不會變紅．

；
（2）小岳在他的實驗過程中意外發現有氣泡出現，你認為原因是

氫氧化鈉變質

．
【探究四】：從部分變質的NaOH樣品中回收較為純凈的NaOH
小江同學查閱了不同溫度下NaOH的溶解度（見資料卡片），并按如下步驟進行了實驗（其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為實驗操作）：
【資料卡片】：

溫度/°C	10	20	40	60	80	100
溶解度/g	64	85	138	203	285	376

①試劑A是

Ca（OH）₂

（填化學式）溶液；
②操作名稱：Ⅰ

過濾

、Ⅱ

蒸發

、Ⅲ

降溫結晶

；
③為獲得純度較高的NaOH固體，小江同學應在干燥前將其用

飽和的氫氧化鈉溶液來洗滌所得晶體

進行淋洗．
【探究五】：測定NaOH樣品中NaOH的質量分數
小海取13.5g部分變質的NaOH固體樣品加適量的水配成溶液，向其中加入足量質量分數為7.3%的稀鹽酸，使其充分反應，生成二氧化碳2.2g（假設生成的CO₂被完全吸收）．
求：①樣品中NaOH的質量分數（精確到小數點后一位）；
②在圖中畫出以縱坐標表示二氧化碳質量，橫坐標表示鹽酸質量的關系圖（不要求精確）；解題過程：

①設混合物中碳酸鈉的質量為x，消耗鹽酸的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
10673 44
xy?7.3%2.2g

106

x

=

73

y?7.3%

=

44

2.2g

解得：x=5.3g，y=50g
所以氫氧化鈉的質量分數為：

13.5g-5.3g

13.5g

×100%=60.7%
②根據①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要鹽酸的質量為50g
故可以作圖如下：

；
【反思】：經過討論，大家一致認為小海方法有誤，求出的NaOH的質量分數比實際值大，造成錯誤最有可能的原因是什么？

根據氫氧化鈉變質的過程可以知道，氫氧化鈉要先吸收水分潮解后然后才會和二氧化碳反應，所以13.5g樣品中包含了水的質量，而計算時沒有考慮到吸收的水的質量，故會使求得的氫氧化鈉的質量分數偏大

；
【拓展提高】：欲使實驗結果準確可靠，你對小海的實驗會做怎樣的改進？

將氫氧化鈉樣品烘干后進行實驗

．

Answer 1

分析：【探究一】鹽酸和氫氧化鈉溶液反應要放出熱量，等反應完全后不再放熱，而加入的鹽酸會使溶液的溫度降低，可以據此解答；
【探究二】①石蕊遇堿變藍，遇中性溶液變紫，而這兩種鹽酸比較接近，現象不明顯，可以據此解答該題；
②溶液變為紅色，表明滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點；
③根據資料可以知道溶液只有達到堿性時石蕊才會變成紫色，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過量；
④氫氧化鈉也為白色固體，故該方法不可行，可以據此解答該題．
【探究三】（1）①溶液的沸點大于水的沸點，可以據此解答該題；
②根據實驗過程可以知道在實驗中氫氧化鈉的質量沒有改變，但是在由于滴加了酚酞所以試管②中的氫氧化鈉溶液的質量分數略大于試管③中的氫氧化鈉溶液的質量分數．可以據此解答；
③通過實驗②中的現象可以知道酚酞在溫度較高的時候在堿性溶液中變紅后會消失，可以據此解答；
（2）根據氫氧化鈉變質后會生成碳酸鈉，可以據此解答該題；
【探究四】要從甲裝置的混合溶液中回收得到較純凈的NaOH固體，要先除去其中的Na₂CO₃雜質，用Ca（OH）₂與Na₂CO₃反應生成沉淀碳酸鈣和氫氧化鈉，過濾出沉淀，得到氫氧化鈉溶液，由資料可得出氫氧化鈉的溶解度受溫度影響較大，可加熱后再降溫結晶，可以據此解答該題；
【探究五】①根據二氧化碳的質量結合反應的化學方程式可以求算出碳酸鈉的質量進而求算出氫氧化鈉的質量分數；
②根據二氧化碳的質量結合反應的化學方程式可以求算出消耗的鹽酸的質量，然后作圖即可．
【反思】根據氫氧化鈉變質的原因來解答即可．
【拓展應用】要使實驗結果準確則必須排除水的干擾，可以據此解答該題．

解答：解：【探究一】鹽酸和氫氧化鈉溶液反應要放出熱量，等反應完全后不再放熱，而加入的鹽酸會使溶液的溫度降低；
【探究二】①石蕊遇堿變藍，遇中性溶液變紫，而這兩種顏色比較接近，現象不明顯；
②溶液變為紅色，表明鹽酸和氫氧化鈉反應，但是滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點，所以該方案不合適；
③根據資料可以知道溶液只有達到弱堿性時石蕊才會變成紫色，而鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應時溶液呈中性，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過量，所以該方案不合適；
④氫氧化鈉也為白色固體，故該方法不可行；
【探究三】（1）①溶液的沸點大于水的沸點，所以溶液的溫度要大于100℃；
②根據圖中實驗現象可以知道前四支是試管中的溶液都呈堿性；根據實驗過程可以知道在實驗中氫氧化鈉的質量沒有改變，但是在由于滴加了酚酞所以實驗②中的氫氧化鈉溶液的質量分數略大于試管③中的氫氧化鈉溶液的質量分數；
③通過實驗②中的現象可以知道酚酞在溫度較高的時候在堿性溶液中變紅后會消失；
（2）氫氧化鈉變質后生成碳酸鈉，而碳酸鈉可以和鹽酸反應生成氣體；
【探究四】要從甲裝置的混合溶液中回收得到較純凈的NaOH固體，要先除去其中的Na₂CO₃雜質，用Ca（OH）₂與Na₂CO₃反應生成沉淀碳酸鈣和氫氧化鈉，過濾出沉淀，得到氫氧化鈉溶液，由資料可得出氫氧化鈉的溶解度受溫度影響較大，可加熱后再降溫結晶，所以：
①試劑A為氫氧化鈣溶液；
②操作Ⅰ為過濾；操作Ⅱ為蒸發，將溶液變為飽和溶液，Ⅲ根據氫氧化鈉的溶解度受溫度變化較大可以將溶液進行降溫結晶；
③為了得到較純凈的氫氧化鈉可以用飽和的氫氧化鈉溶液來洗滌所得晶體，然后再干燥；
【探究五】①設混合物中碳酸鈉的質量為x，消耗鹽酸的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73              44
x     y?7.3%          2.2g

106

x

=

73

y?7.3%

=

44

2.2g

解得：x=5.3g，y=50g
所以氫氧化鈉的質量分數為：

13.5g-5.3g

13.5g

×100%=60.7%
②根據①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要鹽酸的質量為50g
故可以作圖如下：
 
【反思】根據氫氧化鈉變質的過程可以知道，氫氧化鈉要先吸收水分潮解后然后才會和二氧化碳反應，所以13.5g樣品中包含了水的質量，而計算時沒有考慮到吸收的水的質量，故會使求得的氫氧化鈉的質量分數偏大．
【拓展應用】要使實驗結果準確則必須排除水的干擾，所以可以將氫氧化鈉樣品烘干后進行實驗．
故答案為：【探究一】鹽酸和氫氧化鈉溶液反應要放出熱量，等反應完全后不再放熱，而加入的鹽酸會使溶液的溫度降低；
【探究二】①石蕊遇堿變藍，遇中性溶液變紫，而這兩種顏色比較接近，現象不明顯；
②溶液變為紅色，表明鹽酸和氫氧化鈉反應，但是滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點，所以該方案不合適；
③根據資料可以知道溶液只有達到弱堿性時石蕊才會變成紫色，而鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應時溶液呈中性，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過量，所以該方案不合適；
④不正確；氫氧化鈉也為白色固體；
【探究三】（1）①＞；
②4；＞；
③酚酞在溫度較高的時候在堿性溶液中變紅后會消失；
（2）氫氧化鈉變質；
【探究四】①Ca（OH）₂；
②過濾；蒸發；降溫結晶；
③飽和的氫氧化鈉溶液來洗滌所得晶體；
【探究五】①設混合物中碳酸鈉的質量為x，消耗鹽酸的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73              44
x     y?7.3%          2.2g

106

x

=

73

y?7.3%

=

44

2.2g

解得：x=5.3g，y=50g
所以氫氧化鈉的質量分數為：

13.5g-5.3g

13.5g

×100%=60.7%
②根據①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要鹽酸的質量為50g
故可以作圖如下：
 
【反思】根據氫氧化鈉變質的過程可以知道，氫氧化鈉要先吸收水分潮解后然后才會和二氧化碳反應，所以13.5g樣品中包含了水的質量，而計算時沒有考慮到吸收的水的質量，故會使求得的氫氧化鈉的質量分數偏大．
【拓展應用】將氫氧化鈉樣品烘干后進行實驗．

點評：本題的綜合性較強，解答是要注意聯系氫氧化鈉和碳酸鹽的性質來進行悉心解答，并注意根據化學方程式的計算的一般步驟和格式．