Question

某研究性學習小組同學在學習了酸、堿、鹽的知識后，走進化學實驗室．邀請你參加以下活動．(已知：①2Na₂CO₃+H₂SO₄===2NaHCO₃+Na₂SO₄，NaHCO₃溶液呈堿性；
②CaSO₄微溶，但在稀溶液中看作可溶，其水溶液呈中性．)
(1)甲、乙兩同學想用實驗證明稀硫酸和NaOH稀溶
液確實能發生反應，設計了如圖A所示的實驗．
丙、丁兩同學想再現課本上將“澄清石灰水滴入Na₂CO₃溶液”
的實驗現象，設計了如圖B所示的實驗。并各自進行操作．
【問題討論】教師首先肯定了這四位同學的實驗設計和操作，請你填空：
甲、乙同學將較多量的稀硫酸加入錐形瓶后，他們是依據溶液的顏色由________色變為
_______色的現象來判斷兩者確實發生反應的．丙、丁同學的實驗中發生的復分解反應
可用化學方程式表示為__________________．
【意外發現1】甲同學和丙同學在洗刷儀器前，將A、B裝置錐形瓶中的殘留物倒入同一個潔凈的廢液缸，發現白色沉淀溶解，有氣泡產生，廢液缸中形成無色溶液．這一現象立刻引起了同學們的好奇，于是，他們又以“無色溶液中含有哪些溶質”為課題進行探究．
【提出猜想】經討論呈現出如下猜想：
①溶質為：Na₂SO₄、CaSO₄       ②溶質為：Na₂SO₄、CaSO₄、H₂SO₄
③溶質為：Na₂SO₄、CaSO₄、NaOH
請你判斷：上述猜想中不合理的是________(填數字代號)．
【實驗探究】小組同學針對認為合理的猜想，設計實驗進行探究，請你將下表補充完整．

實驗內容	實驗現象和結論
取廢液缸中少量溶液于試管中， 滴入少量________溶液，觀察	a．若有氣泡產生，則猜想_______成立(填數字代號)
	b．若無氣泡產生，則猜想_______成立(填數字代號)

【意外發現2】乙同學和丁同學在洗刷儀器前，將A、B裝置錐形瓶中的殘留物倒入另一個潔凈的廢液缸，發現沉淀不溶，沒有氣泡，上層清液呈紅色，此時，上層清液中溶質的組成情況可能有許多組，如：①Na ₂SO₄、NaOH；②Na₂SO₄、Ca(OH)₂；③Na₂SO₄、NaOH、Na₂CO₃；④Na₂SO₄、________；⑤Na₂SO₄、Na₂CO₃、______．(未列全．請用化學式將④、 ⑤補充完整)
(2)教師點撥：證明稀硫酸和NaOH稀溶液確實能發生反應的方法還有多種．
【拓展探究】小組同學用其他裝置繼續進行實驗．請你回答下列問題：
①若不加酚酞試液，將稀硫酸(適量)與NaOH稀溶液混合后，再向其中加入CuSO₄溶液，
無藍色沉淀生成，則________(填“能”或“不能”)證明兩者確實發生了反應．
②若不加酚酞試液，將稀硫酸(少量)與V₁mL NaOH稀溶液?昆合后，再向其中加入CuSO₄
溶液至藍色沉淀不再產生時，消耗了V₂mL CuSO₄溶液，此時還必須做一個對比實驗才能證明兩者確實發生了反應，這個對比實驗是(簡述操作方法及結論)：____________
__________________．
還可以將上述CuSO₄溶液換成________溶液等(填一種物質的化學式)，同樣也可以證
明稀硫酸和NaOH稀溶液確實發生了反應．

Answer 1

(1)【問題討論】淺紅(紅) 無  Na₂CO₃+Ca(OH)₂===CaCO₃↓+2NaOH 【提出猜想】③ 【實驗探究】Na₂CO₃ ② ① 【意外發現2】④NaCO₃(或NaHCO₃)  ⑤NaHCO₃ 
(2)【拓展探究】①能 ②在V₁ mL NaOH稀溶液中加入CuSO₄溶液至沉淀不再產生時，消耗CuSO₄溶液V₃mL，若V₃＞V ₂即可證明  FeCl₂(或MgCl₂等)

分析：（1）根據常見酸堿指示劑遇酸性物質和堿性物質的變色情況來判斷溶液顏色的變化；依據復分解反應的特征寫出化學方程式；依據含有酚酞試液的溶液為無色，排除猜想③，比較猜想①②找出區別進行檢驗；根據質量守恒定律來推測反應后物質的可能情況．
（2）要證明二者發生了反應，只要證明其中有某種物質混合后的性質或量變化了即可．
解答：解：（1）【問題討論】由于氫氧化鈉溶液呈堿性，能使無色酚酞試液變為紅色，加入稀硫酸會與氫氧化鈉反應生成顯中性的氯化鈉，故溶液的顏色會由紅色變為無色；澄清石灰水的主要成分氫氧化鈣會與碳酸鈉溶液反應生成白色的碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉．化學方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
故答案為：淺紅（紅）；無；Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
【提出猜想】根據A、B裝置錐形瓶中的殘留物混合后形成無色溶液，可知溶液中不存在顯堿性的物質．故猜想③不合理．
故答案為：③．
【實驗探究】猜想①②中的不同點在于是否含有硫酸，故我們只要檢驗其中是否含有硫酸即可得出結論，故可選用活潑金屬或碳酸鹽來進行驗證．
故答案為：Na₂CO₃（或鎂條、鐵釘等）；②；①．
【意外發現2】乙、丁同學將反應后的A、B裝置錐形瓶中的殘留物混合后，出現沉淀不溶，沒有氣泡，上層清液呈紅色的現象，可知溶液呈堿性．通過分析可以得出以下幾種情況①呈堿性的物質可能來自B中反應生成的氫氧化鈉，而A、B中的兩種物質恰好完全反應，則上層清液中溶質的為Na₂SO₄、NaOH；②A中的稀硫酸有剩余且恰好能與B中反應生成的氫氧化鈉完全反應．呈堿性的物質來自B中的未反應完的氫氧化鈣，則上層清液中溶質的為Na₂SO₄、Ca（OH）₂；③A中的兩種物質恰好完全反應，B中的碳酸鈉有剩余，則呈堿性的物質來自剩余的碳酸鈉和反應生成的氫氧化鈉，則上層清液中溶質的為Na₂SO₄、NaOH、Na₂CO₃；④A中的稀硫酸有剩余且恰好能與B中反應生成的氫氧化鈉完全反應．呈堿性的物質來自B中的未反應完的碳酸鈉，則上層清液中溶質的為Na₂SO₄、Na₂CO₃；⑤A中的稀硫酸有較多剩余能與B中反應生成的氫氧化鈉完全反應外，還與B中剩余的碳酸鈉溶液反應生成了呈堿性的碳酸氫鈉，呈堿性的物質來自B中的未反應完的碳酸鈉，則上層清液中溶質的為Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃．
故答案為：④Na₂CO₃（或NaHCO₃）；⑤NaHCO₃．
（2）【拓展探究】欲證明稀硫酸和NaOH稀溶液確實能發生反應只要證明其中的某種物質的性質發生變化或者量減少即可．①中加入硫酸銅溶液后無藍色深淺生成說明稀硫酸和NaOH稀溶液混合后的溶液中無氫氧化鈉了，從而說明了氫氧化鈉溶液與稀硫酸反應了．②通過等量的氫氧化鈉溶液不加稀硫酸需消耗的硫酸銅溶液的質量作比較，也可得出部分氫氧化鈉溶液與稀硫酸反應了．除了硫酸銅溶液外，還可以用其他與氫氧化鈉溶液反應有明顯現象的物質來證明．如FeCl₂、MgCl₂等．
故答案為：①能
②在V₁mLNaOH稀溶液中加入CuSO₄溶液至沉淀不再產生時，消耗CuSO₄溶液V₃mL，若V₃＞V₂即可證明；FeCl₂（或MgCl₂等）