Question

14．小鵬與小明做完酸、堿、鹽相關(guān)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)后，很感興趣地把稀硫酸、氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液混合一起，看到有大量氣泡生成．他們對反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分很好奇，請你與他們一起進(jìn)行探究．
【提出問題】反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分是什么？
【猜想假設(shè)】猜想①Na₂SO₄、Na₂CO₃； 猜想②Na₂SO₄、H₂SO₄； 猜想③Na₂SO₄；
猜想④Na₂SO₄、H₂SO₄、Na₂CO₃；猜想⑤Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaOH．
上述猜想中，你認(rèn)為不合理的是猜想④（填序號）．
【資料查詢】Na₂SO₄溶液呈中性．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）小鵬取少量該溶液于試管中，向其中滴加無色酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液顏色無變化，據(jù)此，他認(rèn)為猜想③是正確的．你認(rèn)為他的結(jié)論是不合理（填“正確”或“不正確”）的，理由是Na₂SO₄、H₂SO₄也不能使無色酚酞變色．
（2）小明向盛有少量氧化銅粉末的試管中加入適量該溶液，振蕩，溶液變藍(lán)．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)探究，你認(rèn)為猜想②（填序號）是正確的．
【總結(jié)與反思】工廠與實(shí)驗(yàn)室的酸性廢水必須處理至中性再排放，這樣做的意義是減少水的污染．（答一點(diǎn)即可）
【定量研究】取27g純堿樣品（由Na₂CO₃和NaCl組成），平均分成五份．將它們依次加入到盛有100g稀鹽酸的錐形瓶中（錐形瓶的質(zhì)量為60g）（如圖），每次充分反應(yīng)后都進(jìn)行稱量，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
加入純堿樣品的質(zhì)量/g	5.4	5.4	5.4	5.4	5.4
電子天平的示數(shù)/g	163.2	166.4	169.6	175	180.4

計(jì)算：
（1）第一次加入純堿樣品充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量．
（2）純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）
（3）所用稀鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 【猜想假設(shè)】根據(jù)碳酸鈉和硫酸能反應(yīng)，不能共存解答；
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）根據(jù)硫酸鈉溶液和硫酸溶液，不能使無色酚酞變色解答；
（2）根據(jù)稀硫酸的溶液顯酸性，能和氧化銅反應(yīng)，溶液變藍(lán)，說明溶液中有硫酸并寫出化學(xué)方程式；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)碳酸鈉的溶液顯堿性，稀硫酸的溶液顯酸性，滴加無色酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液顏色無變化，排除①②，向盛有少量氧化銅粉末的試管中加入適量該溶液，振蕩，溶液變藍(lán)，排除⑤；
【拓展應(yīng)用】根據(jù)酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)解答；
（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由反應(yīng)前后燒杯及所盛物質(zhì)總質(zhì)量的差，計(jì)算生成二氧化碳的質(zhì)量；
（2）根據(jù)完全反應(yīng)后所放出二氧化碳的質(zhì)量，計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，由碳酸鈉質(zhì)量與樣品質(zhì)量比計(jì)算樣品中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)完全反應(yīng)后所放出二氧化碳的質(zhì)量，計(jì)算所用稀鹽酸的質(zhì)量即可進(jìn)行解答．

解答 解：【猜想假設(shè)】稀硫酸、氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液混合一起反應(yīng)時(shí)，如果稀硫酸滴加過快，稀硫酸和碳酸鈉反應(yīng)，開始也會產(chǎn)生氣泡，有二氧化碳生成，有可能沒把氫氧化鈉消耗完，稀硫酸已經(jīng)沒有了，故①合理；碳酸鈉和硫酸能反應(yīng)，不能共存，故④不合理；
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）取少量該溶液于試管中，向其中滴加無色酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液顏色無變化，說明溶液中無碳酸鈉和氫氧化鈉，故②③都符合，因此小鵬的結(jié)論是不合理，理由是②Na₂SO₄、H₂SO₄也不能使無色酚酞變色；
（2）向盛有少量氧化銅粉末的試管中加入適量該溶液，振蕩，溶液變藍(lán)．說明溶液中有硫酸，化學(xué)方程式為：CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】碳酸鈉的溶液顯堿性，稀硫酸的溶液顯酸性，滴加無色酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液顏色無變化，排除①⑤；向盛有少量氧化銅粉末的試管中加入適量該溶液，振蕩，溶液變藍(lán)，說明了溶液中含有硫酸，排除③．所以猜想②是正確的；
【拓展應(yīng)用】實(shí)驗(yàn)室的酸性廢水必須處理至中性再排放可以減少水的污染；
（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第一次加入純堿樣品充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量=100g+60g+5.4g-163.2g=2.2g；
（2）第三次加入純堿樣品充分反應(yīng)后與100g鹽酸恰好完全反應(yīng)，共生成二氧化碳的質(zhì)量為：5.4g×3+100g+60g-169.6g=6.6g
設(shè)前三次樣品中含有碳酸鈉的質(zhì)量為x，所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為y．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73             44
x       y              6.6g
$\frac{106}{x}=\frac{73}{y}=\frac{44}{6.6g}$
x=15.9g
y=10.95g
純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{15.9g}{5.4g×3}$×100%≈98.1%；
（3）所用稀鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{10.95g}{100g}$×100%=10.95%．
故答案為：【猜想假設(shè)】④；
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）不合理，②Na₂SO₄、H₂SO₄也不能使無色酚酞變色；
（2）CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】②；
【拓展應(yīng)用】減少水的污染；
（1）第一次加入純堿樣品充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量是2.2g；
（2）純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為98.1%；
（3）所用稀鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10.95%．

點(diǎn)評 本題主要考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律，學(xué)會運(yùn)用猜想與事實(shí)驗(yàn)證的方法和技巧處理實(shí)驗(yàn)問題和利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的能力．