Question

【題目】某化學(xué)興趣小組在歸納酸、堿、鹽化學(xué)性質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)有些實驗無法觀察到明顯現(xiàn)象，需要進行改進或繼續(xù)實驗驗證。

Ⅰ．興趣小組小覲同學(xué)提出，酸、堿中和沒有明顯現(xiàn)象，并設(shè)計如下兩個實驗：

（1）實驗一：向NaOH溶液中先滴入幾滴酚酞溶液，振蕩，再滴入稀硫酸，觀察到溶液由____色變?yōu)闊o色，說明酸與堿能發(fā)生反應(yīng)。往上述試管中再逐滴滴入過量NaOH溶液，不斷振蕩，如果觀察到____________________________，證明了滴加的稀硫酸過量。

（2）按照“證明反應(yīng)后NaOH消失了“這個角度，該同學(xué)又設(shè)計了實驗二，將足量的稀硫酸滴入NaOH溶液后，再滴入甲溶液，同樣證明了酸和堿能發(fā)生反應(yīng)，甲溶液可以是________（指示劑除外）。

（3）其他同學(xué)對他的觀點提出質(zhì)疑：并不是所有酸、堿中和反應(yīng)都沒有明顯現(xiàn)象，例如稀硫酸與___________反應(yīng)就可觀察到明顯的現(xiàn)象。

Ⅱ．興趣小組小琪同學(xué)提出：CO2通入NaOH溶液中也無明顯現(xiàn)象，并設(shè)計如下實驗三繼續(xù)探究。

（裝置已連接好，氣密性良好，止水夾a和b已關(guān)閉，部分儀器已略去）

[查閱資料]

①CO2與乙醇不反應(yīng)，本實驗條件下CO2在乙醇中的溶解忽略不計。

②常溫下NaOH易溶于乙醇，Na2CO3微溶于乙醇。

（4）把注射器Ⅰ中氫氧化鈉的乙醇溶液注入充滿CO2的三口燒瓶中，輕輕振蕩，觀察到的現(xiàn)象是_________________；寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________。

（5）把導(dǎo)管d移出石灰水，打開止水夾a、b，再從導(dǎo)管c端往三口燒瓶中鼓入N2，目的是_________________________。過了一段時間后，先把導(dǎo)管d放入澄清石灰水中，接著關(guān)閉止水夾a，再把注射器Ⅱ中的稀鹽酸注入三口燒瓶內(nèi)，觀察到三口燒瓶中產(chǎn)生氣泡，_____________。從生成物角度驗證了CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。

Ⅲ．在老師的指導(dǎo)下，該興趣小組的其他同學(xué)繼續(xù)將CO2持續(xù)通入一定濃度一定量的NaOH溶液中，用數(shù)字化實驗技術(shù)制定反應(yīng)過程中溶液的pH和溫度變化，結(jié)果如圖1、圖2所示。

[查閱資料] 本實驗條件下，Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分別約為11.0和8.5。

（6）圖1中，BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________。圖2中，DE段溫度變化的原因是________________________________________________。

[反思感悟]

（7）對于無明顯現(xiàn)象的反應(yīng)，小組同學(xué)一致認為可以通過反應(yīng)物的減少或生成物的生成以及_________變化等角度驗證反應(yīng)的發(fā)生；還可以通過現(xiàn)代技術(shù)手段進行數(shù)據(jù)測定，實現(xiàn)反應(yīng)過程的“可視化”。

Answer 1

【答案】紅 過一會兒后溶液才變成紅色 硫酸銅 氫氧化鋇 生成白色沉淀、氣球逐漸變大 2NaOH+CO2=Na2CO3 +H2O 排出裝置內(nèi)的二氧化碳 燒杯中的澄清石灰水變渾濁 Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出熱量 能量

【解析】

（1）NaOH溶液顯堿性，酚酞溶液遇堿性溶液變紅、遇中性或酸性溶液不變色。向NaOH溶液中先滴入幾滴酚酞溶液，振蕩，再滴入稀硫酸，觀察到溶液由紅色變?yōu)闊o色，說明酸與堿能發(fā)生反應(yīng)。往上述試管中再逐滴滴入過量NaOH溶液，不斷振蕩，如果觀察到一段時間后溶液才變成紅色，證明滴加的稀硫酸過量。

（2）按照“證明反應(yīng)后NaOH消失了“這個角度，該同學(xué)又設(shè)計了實驗二，將足量的稀硫酸滴入NaOH溶液后，發(fā)生反應(yīng)：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O ，再滴入硫酸銅（或氯化鎂、氯化鐵等）溶液，沒有產(chǎn)生藍色氫氧化銅沉淀（白色氫氧化鎂沉淀、紅褐色氫氧化鐵沉淀），同樣證明了酸和堿能發(fā)生反應(yīng)，故甲溶液可以是硫酸銅。

（3）其他同學(xué)對他的觀點提出質(zhì)疑：并不是所有酸、堿中和反應(yīng)都沒有明顯現(xiàn)象，例如稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng)就可觀察到產(chǎn)生白色沉淀明顯的現(xiàn)象。

（4）把注射器Ⅰ中氫氧化鈉的乙醇溶液注入充滿CO2的三口燒瓶中，輕輕振蕩，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，裝置內(nèi)壓強減小，氣球變大，碳酸鈉在酒精中微溶，故觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀、氣球逐漸變大，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH +CO2=Na2CO3 +H2O。

（5）把導(dǎo)管d移出石灰水，打開止水夾a、b，再從導(dǎo)管c端往三口燒瓶中鼓入N2，目的是排出裝置內(nèi)的二氧化碳。過了一段時間后，先把導(dǎo)管d放入澄清石灰水中，接著關(guān)閉止水夾a，再把注射器Ⅱ中的稀鹽酸注入三口燒瓶內(nèi)，觀察到三口燒瓶中產(chǎn)生氣泡，澄清石灰水變渾濁，從生成物角度驗證了CO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)。

（6）已知：Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分別約為11.0和8.5，圖1中，BC段pH從11逐漸減小到8.5，所以發(fā)生的是碳酸鈉和二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉的反應(yīng)，化學(xué)方程式為：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。圖2中，DE段溫度變化的原因是二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出熱量。

（7）對于無明顯現(xiàn)象的反應(yīng)，小組同學(xué)一致認為可以通過反應(yīng)物的減少或生成物的生成以及能量變化等角度驗證反應(yīng)的發(fā)生；還可以通過現(xiàn)代技術(shù)手段進行數(shù)據(jù)測定，實現(xiàn)反應(yīng)過程的“可視化”。