Question

學(xué)習(xí)中和反應(yīng)時(shí)，老師和同學(xué)們展開(kāi)了如下探究：
【探究一】：探究實(shí)驗(yàn)過(guò)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(jì)測(cè)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(duì)此合理的解釋是______
______；
【探究二】：探究反應(yīng)發(fā)生及反應(yīng)終點(diǎn)問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)中，除了溫度有變化外，沒(méi)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(shí)同時(shí)攪拌）．
①通過(guò)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______；
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______；
③實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師告訴小雯：相對(duì)于實(shí)驗(yàn)A，實(shí)驗(yàn)D也有不足．通過(guò)下面的資料，你認(rèn)為理由是______；
【資料卡片】：
紫色石蕊試液和無(wú)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(wú)色酚酞試液	pH＜8.2：無(wú)色	8.2＜pH＜10.0：紅色	pH＞10.0：無(wú)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(shuō)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(shuō)出理由？______．
【探究三】：探究實(shí)驗(yàn)過(guò)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(wèn)題：
①實(shí)驗(yàn)1所得溶液沸騰時(shí)的溫度______100℃（填“＞”、“＜”或“=”）；
②實(shí)驗(yàn)后溶液一定顯堿性的試管有______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(guò)上述探究，你對(duì)酚酞試液在堿性溶液中的顏色變化有何新的認(rèn)識(shí)？______；
（2）小岳在他的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中意外發(fā)現(xiàn)有氣泡出現(xiàn)，你認(rèn)為原因是______．
【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(jiàn)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______（填化學(xué)式）溶液；
②操作名稱：Ⅰ______、Ⅱ______、Ⅲ______；
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______進(jìn)行淋洗．
【探究五】：測(cè)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(huà)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(guò)程：______；
【反思】：經(jīng)過(guò)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(cuò)誤最有可能的原因是什么？______；
【拓展提高】：欲使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，你對(duì)小海的實(shí)驗(yàn)會(huì)做怎樣的改進(jìn)？______．

Answer 1

【答案】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(huì)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(guò)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(shí)石蕊才會(huì)變成紫色，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過(guò)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(guò)程可以知道在實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉的質(zhì)量沒(méi)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(guò)實(shí)驗(yàn)②中的現(xiàn)象可以知道酚酞在溫度較高的時(shí)候在堿性溶液中變紅后會(huì)消失，可以據(jù)此解答；
（2）根據(jù)氫氧化鈉變質(zhì)后會(huì)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(guò)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(lái)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(huì)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(guò)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(shí)石蕊才會(huì)變成紫色，而鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液呈中性，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過(guò)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(guò)程可以知道在實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉的質(zhì)量沒(méi)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(guò)實(shí)驗(yàn)②中的現(xiàn)象可以知道酚酞在溫度較高的時(shí)候在堿性溶液中變紅后會(huì)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(guò)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(guò)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(lái)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

解得：x=5.3g，y=50g
所以氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×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(guò)程可以知道，氫氧化鈉要先吸收水分潮解后然后才會(huì)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(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮到吸收的水的質(zhì)量，故會(huì)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(huì)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(guò)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(shí)石蕊才會(huì)變成紫色，而鹽酸和氫氧化鈉恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液呈中性，所以滴加的氫氧化鈉溶液依然過(guò)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(shí)候在堿性溶液中變紅后會(huì)消失；
（2）氫氧化鈉變質(zhì)；
【探究四】①Ca（OH）₂；
②過(guò)濾；蒸發(fā)；降溫結(jié)晶；
③飽和的氫氧化鈉溶液來(lái)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

解得：x=5.3g，y=50g
所以氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×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(guò)程可以知道，氫氧化鈉要先吸收水分潮解后然后才會(huì)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(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮到吸收的水的質(zhì)量，故會(huì)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(píng)：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(lái)進(jìn)行悉心解答，并注意根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算的一般步驟和格式．