Question

學(xué)習(xí)中和反應(yīng)時，老師和同學(xué)們展開了如下探究：
【探究一】：探究實(shí)驗(yàn)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(fā)現(xiàn)：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(yīng)要放出熱量，等反應(yīng)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(yīng)發(fā)生及反應(yīng)終點(diǎn)問題
實(shí)驗(yàn)中，除了溫度有變化外，沒有任何現(xiàn)象能證明反應(yīng)是否發(fā)生及反應(yīng)是否已至終點(diǎn)，小雯同學(xué)在老師的幫助下，進(jìn)行了下圖所示的探究實(shí)驗(yàn)（滴加試劑時同時攪拌）．
①通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小雯排除了實(shí)驗(yàn)B，你認(rèn)為她的理由是

石蕊遇堿變藍(lán)，遇中性溶液變紫，而這兩種顏色比較接近，現(xiàn)象不明顯

；
②實(shí)驗(yàn)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?yōu)榧t色，表明鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，但是滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點(diǎn)，所以該方案不合適

；
③實(shí)驗(yàn)時，老師告訴小雯：相對于實(shí)驗(yàn)A，實(shí)驗(yàn)D也有不足．通過下面的資料，你認(rèn)為理由是

根據(jù)資料可以知道溶液只有達(dá)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(yīng)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(lán)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(rèn)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(yīng)生成NaCl，從而確認(rèn)反應(yīng)已發(fā)生，你認(rèn)為這種觀點(diǎn)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(shí)驗(yàn)過程中的意外情況
（1）為了提高實(shí)驗(yàn)的趣味性，老師演示了如下圖所示的連貫實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：
①實(shí)驗(yàn)1所得溶液沸騰時的溫度

＞

100℃（填“＞”、“＜”或“=”）；
②實(shí)驗(yàn)后溶液一定顯堿性的試管有

4

支，實(shí)驗(yàn)3后溶液中NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)

＞

（填“＞”、“＜”或“=”）實(shí)驗(yàn)2后溶液中NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
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(rèn)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(shí)驗(yàn)過程中意外發(fā)現(xiàn)有氣泡出現(xiàn)，你認(rèn)為原因是

氫氧化鈉變質(zhì)

．
【探究四】：從部分變質(zhì)的NaOH樣品中回收較為純凈的NaOH
小江同學(xué)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為實(shí)驗(yàn)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(xué)式）溶液；
②操作名稱：Ⅰ

過濾

、Ⅱ

蒸發(fā)

、Ⅲ

降溫結(jié)晶

；
③為獲得純度較高的NaOH固體，小江同學(xué)應(yīng)在干燥前將其用

飽和的氫氧化鈉溶液來洗滌所得晶體

進(jìn)行淋洗．
【探究五】：測定NaOH樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
小海取13.5g部分變質(zhì)的NaOH固體樣品加適量的水配成溶液，向其中加入足量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%的稀鹽酸，使其充分反應(yīng)，生成二氧化碳2.2g（假設(shè)生成的CO₂被完全吸收）．
求：①樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（精確到小數(shù)點(diǎn)后一位）；
②在圖中畫出以縱坐標(biāo)表示二氧化碳質(zhì)量，橫坐標(biāo)表示鹽酸質(zhì)量的關(guān)系圖（不要求精確）；解題過程：

①設(shè)混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為x，消耗鹽酸的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

13.5g-5.3g

13.5g

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

；
【反思】：經(jīng)過討論，大家一致認(rèn)為小海方法有誤，求出的NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比實(shí)際值大，造成錯誤最有可能的原因是什么？

根據(jù)氫氧化鈉變質(zhì)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(yīng)，所以13.5g樣品中包含了水的質(zhì)量，而計算時沒有考慮到吸收的水的質(zhì)量，故會使求得的氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大

；
【拓展提高】：欲使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，你對小海的實(shí)驗(yàn)會做怎樣的改進(jìn)？

將氫氧化鈉樣品烘干后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

．

Answer 1

分析：【探究一】鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)要放出熱量，等反應(yīng)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(jù)此解答；
【探究二】①石蕊遇堿變藍(lán)，遇中性溶液變紫，而這兩種鹽酸比較接近，現(xiàn)象不明顯，可以據(jù)此解答該題；
②溶液變?yōu)榧t色，表明滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點(diǎn)；
③根據(jù)資料可以知道溶液只有達(dá)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(jù)此解答該題．
【探究三】（1）①溶液的沸點(diǎn)大于水的沸點(diǎn)，可以據(jù)此解答該題；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程可以知道在實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)略大于試管③中的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．可以據(jù)此解答；
③通過實(shí)驗(yàn)②中的現(xiàn)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(jù)此解答；
（2）根據(jù)氫氧化鈉變質(zhì)后會生成碳酸鈉，可以據(jù)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(zhì)，用Ca（OH）₂與Na₂CO₃反應(yīng)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(jié)晶，可以據(jù)此解答該題；
【探究五】①根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式可以求算出碳酸鈉的質(zhì)量進(jìn)而求算出氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式可以求算出消耗的鹽酸的質(zhì)量，然后作圖即可．
【反思】根據(jù)氫氧化鈉變質(zhì)的原因來解答即可．
【拓展應(yīng)用】要使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確則必須排除水的干擾，可以據(jù)此解答該題．

解答：解：【探究一】鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)要放出熱量，等反應(yīng)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(lán)，遇中性溶液變紫，而這兩種顏色比較接近，現(xiàn)象不明顯；
②溶液變?yōu)榧t色，表明鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，但是滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點(diǎn)，所以該方案不合適；
③根據(jù)資料可以知道溶液只有達(dá)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(yīng)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(diǎn)大于水的沸點(diǎn)，所以溶液的溫度要大于100℃；
②根據(jù)圖中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以知道前四支是試管中的溶液都呈堿性；根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程可以知道在實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉的質(zhì)量沒有改變，但是在由于滴加了酚酞所以實(shí)驗(yàn)②中的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)略大于試管③中的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
③通過實(shí)驗(yàn)②中的現(xiàn)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(zhì)后生成碳酸鈉，而碳酸鈉可以和鹽酸反應(yīng)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(zhì)，用Ca（OH）₂與Na₂CO₃反應(yīng)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(jié)晶，所以：
①試劑A為氫氧化鈣溶液；
②操作Ⅰ為過濾；操作Ⅱ?yàn)檎舭l(fā)，將溶液變?yōu)轱柡腿芤�，Ⅲ根�?jù)氫氧化鈉的溶解度受溫度變化較大可以將溶液進(jìn)行降溫結(jié)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(shè)混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為x，消耗鹽酸的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

13.5g-5.3g

13.5g

×100%=60.7%
②根據(jù)①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要鹽酸的質(zhì)量為50g
故可以作圖如下：
 
【反思】根據(jù)氫氧化鈉變質(zhì)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(yīng)，所以13.5g樣品中包含了水的質(zhì)量，而計算時沒有考慮到吸收的水的質(zhì)量，故會使求得的氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．
【拓展應(yīng)用】要使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
故答案為：【探究一】鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)要放出熱量，等反應(yīng)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(lán)，遇中性溶液變紫，而這兩種顏色比較接近，現(xiàn)象不明顯；
②溶液變?yōu)榧t色，表明鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，但是滴加的氫氧化鈉過量，不容易判斷終點(diǎn)，所以該方案不合適；
③根據(jù)資料可以知道溶液只有達(dá)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(yīng)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(zhì)；
【探究四】①Ca（OH）₂；
②過濾；蒸發(fā)；降溫結(jié)晶；
③飽和的氫氧化鈉溶液來洗滌所得晶體；
【探究五】①設(shè)混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為x，消耗鹽酸的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

13.5g-5.3g

13.5g

×100%=60.7%
②根據(jù)①的解答可以知道，生成2.2g二氧化碳需要鹽酸的質(zhì)量為50g
故可以作圖如下：
 
【反思】根據(jù)氫氧化鈉變質(zhì)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(yīng)，所以13.5g樣品中包含了水的質(zhì)量，而計算時沒有考慮到吸收的水的質(zhì)量，故會使求得的氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．
【拓展應(yīng)用】將氫氧化鈉樣品烘干后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

點(diǎn)評：本題的綜合性較強(qiáng)，解答是要注意聯(lián)系氫氧化鈉和碳酸鹽的性質(zhì)來進(jìn)行悉心解答，并注意根據(jù)化學(xué)方程式的計算的一般步驟和格式．