Question

3．某化學課堂圍繞“酸堿中和反應(yīng)”，將學生分成若干小組，在老師引導下開展探究活動．以下是教學片段，請你參與學習并幫助填寫空格（包括表中空格）．
【演示實驗】將一定量的稀H₂SO₄加入到盛有NaOH溶液的燒杯中．
【學生板演】該反應(yīng)的化學方程式H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
Ⅰ．定性探究
【提出問題】實驗中未觀察到明顯現(xiàn)象，部分同學產(chǎn)生了疑問：反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)是什么呢？
【猜想】針對疑問大家紛紛提出猜想．甲組同學的猜想如下：
猜想一：只有Na₂SO₄            猜想二：有Na₂SO₄和H₂SO₄
猜想三：有Na₂SO₄和NaOH      猜想四：有Na₂SO₄、H₂SO₄和NaOH
乙組同學對以上猜想提出質(zhì)疑，認為有一種猜想是不合理的．你認為不合理的猜想是哪一種并說出理由猜想四；H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存．
【繼續(xù)實驗】
（1）丙組同學取燒杯中的少量溶液于試管中，滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，溶液中一定沒有NaOH．
（2）為了驗證其余猜想，各組同學取燒杯中的溶液，并選用老師提供的pH試紙、銅片、BaC1₂溶液、Na₂CO₃溶液，分別進行如下三組探究實驗．

實驗方案	測溶液pH	滴加Na2CO3溶液	滴加BaCl2溶液
實驗操作
實驗現(xiàn)象	試紙變色，比照比色卡，pH＜7	有氣泡產(chǎn)生	產(chǎn)生白色沉淀
實驗結(jié)論	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4

【得出結(jié)論】通過探究，全班同學一致確定猜想二是正確的．
【評價反思】老師對同學們能用多種方法進行探究，并且得出正確結(jié)論給予肯定．同時指出上述三個實驗探究中存在兩處明顯錯誤，請大家反思．同學們經(jīng)過反思發(fā)現(xiàn)了這兩處錯誤：
（1）實驗操作中明顯的一處錯誤是pH試紙浸入溶液中；
（2）實驗方案探究中也有一個是不合理的，不合理的原因是Na₂SO₄與BaCl₂反應(yīng)也會生成白色沉淀，不能證明一定有H₂SO₄存在．
II．定量探究
取上述【演示實驗】反應(yīng)后燒杯中的溶液100g，設(shè)計如圖實驗：

計算反應(yīng)后溶液中Na₂SO₄的質(zhì)量分數(shù)是多少？（請列出計算過程）

Answer 1

分析 【學生板演】硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和水，注意化學式的寫法和配平；
【假設(shè)猜想】根據(jù)酸堿不能共存判斷不合理的猜想；
【實驗探究】根據(jù)碳酸鈉和硫酸反應(yīng)能生成二氧化碳氣體解答；
【評價反思】（1）根據(jù)圖示操作判斷，檢測溶液的pH時，pH試紙不能伸入溶液中；
（2）檢驗一種物質(zhì)時要排除其他物質(zhì)的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀．
II．定量探究
根據(jù)化學方程式計算分析．

解答 解：【學生板演】硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和水，化學方程式為H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【假設(shè)猜想】硫酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和水，酸或堿可能過量，但不能同時過量，因為酸堿不能共存，會繼續(xù)反應(yīng)，故猜想四不合理；
【實驗探究】（1）硫酸銅和氫氧化鈉反應(yīng)能生成氫氧化銅藍色沉淀，因此溶液中滴加幾滴CuSO₄溶液，無明顯變化，說明溶液中一定沒有氫氧化鈉．
（2）溶液中有硫酸，滴加碳酸鈉后，碳酸鈉會和硫酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體，因此會看到產(chǎn)生氣泡．
【評價反思】（1）根據(jù)圖示操作判斷，檢測溶液的pH時，pH試紙不能伸入溶液中，應(yīng)用玻璃棒蘸取少量溶液涂到pH試紙上；
（2）檢驗一種物質(zhì)時要排除其他物質(zhì)的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀，故不能證明溶液中一定存在硫酸；
II．定量探究
解：設(shè)反應(yīng)后溶液中H₂SO₄與NaOH反應(yīng)生成的Na₂SO₄的質(zhì)量為x
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
       80     142
   20g×10%    x
$\frac{80}{20g×10%}$=$\frac{142}{x}$
x=3.55g
設(shè)反應(yīng)后溶液中H₂SO₄與NaOH反應(yīng)生成的Na₂SO₄與反應(yīng)后溶液中原有Na₂SO₄的質(zhì)量共為y
Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
142                233
y                  23.3g
$\frac{142}{y}=\frac{233}{23.3g}$
y=14.2g
反應(yīng)后溶液中Na₂SO₄的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{14.2g-3.55g}{100g}$×100%=10.65%
故答案為：【學生板演】H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
【假設(shè)猜想】猜想四      H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存
【實驗探究】（1）NaOH或氫氧化鈉
（2）有氣泡產(chǎn)生
【評價反思】
①pH試紙浸入溶液中
②Na₂SO₄與BaCl₂反應(yīng)也會生成白色沉淀，不能證明一定有H₂SO₄存在
II．定量探究10.65%（過程見解析）．

點評 此題通過中和反應(yīng)考查了化學方程式的書寫，實驗方案設(shè)計、實驗操作、實驗方案的評價以及計算，解答時要全面審題，認真解答．