Question

物質之間發生化學反應時，常伴隨有明顯的現象，但有些化學反應卻觀察不到明顯的現象．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．
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試紙測定溶液的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：先在NaOH溶液中滴加幾滴酚酞溶液，溶液顯紅色，然后再不斷滴加鹽酸，一段時間后可觀察到紅色消失，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了化學反應．
該組同學在向NaOH溶液中滴加酚酞溶液時，發現了一個意外現象：氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液，溶液變成了紅色，過了一會兒紅色就消失了．該小組對這種意外現象的原因作了如下猜想：
①可能是酚酞溶液與空氣中的氧氣反應，使紅色消失；
②可能是氫氧化鈉溶液與空氣中的二氧化碳反應，使紅色消失．
（1）為驗證猜想①，該組同學做了如下實驗：將配制的氫氧化鈉溶液加熱，并在液面上方滴一些植物油，然后在冷卻后的溶液中滴入酚酞溶液．實驗中“加熱”和“滴入植物油”目的是______．實驗結果表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣無關．
（2）為驗證猜想②，該組同學做了如下實驗：取了一定量的Na₂CO₃溶液，在其中滴入酚酞溶液，發現溶液也呈現紅色，由此可得出以下兩點結論：
結論1：說明Na₂CO₃溶液呈______性；
結論2：說明酚酞溶液紅色消失與空氣中的二氧化碳______（填“有關”或“無關”）．
（3）該小組同學通過查閱資料得知：當氫氧化鈉溶液濃度很大時，就會出現上述意外現象．請設計實驗證明該方案中取用的NaOH溶液濃度過大：①實驗方法：______，②觀察到的現象______．
方案三：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（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，通過如圖1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．但有同學認為單憑此現象不足以說明該反應放熱，其理由是______．
（3）對上述過程采用微觀模型加以認識，如圖2：
①氫氧化鈉溶液與鹽酸反應中消失的離子有：______
②上圖微觀模型所反映的NaCl溶液溶質的質量分數（保留至0.1%）：______．

Answer 1

解：方案一：（1）用pH試紙測定溶液的pH的正確操作方法為：將pH試紙放在潔凈的表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒蘸取少許待測液涂在pH試紙上，再與標準比色卡對照．
（2）根據實驗過程及鹽酸呈酸性的性質可以知道，強調“測得的pH小于7”的理由是為了排除是因為加入鹽酸使溶液變稀而導致pH減小的因素；
方案二：（1）根據實驗中“加熱”目的和“滴入植物油”目的是為了防止溶液中溶入氧氣或除去溶液中的氧氣，從而表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣無關；
（3）①為了驗證是否是堿的濃度過大而使溶液的紅色消失，可以用濃度較小的氫氧化鈉溶液來進行檢驗，即：取稀的氫氧化鈉溶液溶液滴入酚酞溶液；
②觀察到溶液的紅色沒有消失，所以可以判斷氫氧化鈉溶液的濃度影響顏色的變化；
方案三：（1）對比編號2中，氫氧化鈉的質量分數是編號1的2倍，而3中鹽酸和氫氧化鈉都是1的2倍，共同作用應該是4倍，而溫度變化也是4倍，所以編號2中溫度變化應該是2倍，所以結論為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，考慮到燒瓶中的液體進入U型管中也會導致左側的氣體壓強變大，所以也會使出現類似情況所以該同學的判斷不一定準確；
（3）①仔細觀察微觀圖象，我們知道反應前有H₂O、Na⁺、Cl^-、H⁺、OH^-五種粒子存在，反應后有H₂O、Na⁺、Cl^-三種粒子存在，少了H⁺、OH^-粒子，故反應消失的離子是H⁺、OH^-；
②觀察反應后的微觀圖形，可知水分子和氯化鈉分子的個數比是8：1，故溶液中含有NaCl溶液溶質的質量分數為：×100%=25%．
答：上圖微觀模型所反映的NaCl溶液溶質的質量分數為25%．
故答案為：方案一：（1）將pH試紙放在潔凈的表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒蘸取少許待測液涂在pH試紙上，再與標準比色卡對照．
（2）排除是因為加入鹽酸使溶液變稀而導致pH減小的因素；
方案二：（1）防止溶液中溶入氧氣或除去溶液中的氧氣．
（2）堿；無關；
（3）取稀的氫氧化鈉溶液溶液滴入酚酞，觀察到紅色不再消失；
方案三：（1）7；
（2）U形管左側液面降低；從分液漏斗內滴下的液體也會使燒瓶內氣壓增大而使U形管內出現液面差；
（3）①H⁺和OH^-；
②28.9%．
分析：方案一：（1）根據用pH試紙測定溶液的pH的正確操作方法進行解答；
（2）簡述強調“測得的pH小于7”的理由時考慮稀鹽酸和稀釋的作用．
方案二：（1）根據實驗中“加熱”目的和“滴入植物油”目的和實驗結果表明酚酞溶液紅色消失與空氣中的氧氣無關進行解答；
（3）①根據滴入酚酞溶液之后發現溶液呈現紅色和酚酞遇堿性溶液變紅的性質來進行解答；
②根據溶液的紅色是否消失來進行判斷；
方案三：（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，完成后一空的解答可以考慮到溶液的加入也會使氣體的體積被壓縮，可以據此解答；
（3）①根據左右兩個容器中的粒子變化來進行解答；
②根據酸堿中和反應原理結合微觀圖象，計算溶質的質量分數．
點評：在做中和反應的實驗時，由于酸和堿的溶液一般是無色，二者反應時的現象不明顯，所以往往借助于一些試劑或儀器等（如酸堿指示劑、pH試紙、溫度計等），來幫助我們判斷反應是否進行或恰好完全．