Question

20．某化學課堂圍繞“酸堿中和反應”，將學生分成若干小組，在老師引導下開始探究活動．以下是教學片斷，請你參與學習并幫助填寫空格（包括表中空格）．
【查閱資料】Na₂SO₄溶液呈中性
【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】該反應的化學方程式H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．
Ⅰ．定性探究
【提出問題】反應后溶液中溶質是什么呢？
【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疑，認為有一種猜想是不合理的，你認為不合理的猜想是哪種并說出理由猜想四H₂SO₄和NaOH在溶液中不能共存．
【繼續(xù)試驗】（1）丙組同學取燒杯中的少量溶液于試管中，滴加幾滴酚酞溶液，無明顯變化，溶液中一定沒有NaOH或氫氧化鈉．
（2）為了驗證其余猜想，各組同學取燒杯中的溶液，丙選用老師提供的pH試紙、銅片、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液，分別進行如下三組探究實驗．

實驗方案	①測溶液pH	②滴加Na2CO3溶液	③滴加BaCl2溶液
實驗現象	試紙變色，與標準比色卡比照，得pH＜7	有氣泡產生	產生白色沉淀
實驗結論	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4	溶液中有H2SO4

【得出結論】通過探究，全班同學一直確定猜想二是正確的．
【評價反思、老師對同學能用多種方法進行探究，并且得出正確結論給予肯定，同時也指出上述三個實驗探究中也有一個是不合理的，這個方案是③（選填①、②、③），你還可以選擇鋅粒（填藥品名稱）進行實驗，也能得出同樣的結論．
【剖析本質】實驗后，老師又帶領大家從微觀的角度來理解此反應的實質，請你和同學們一起在反應后的方框中補畫未畫全的微粒．

Ⅰ．定量探究
取上述【演示實驗】反應后燒杯中的溶液100g，設計如下實驗：
試計算上述【演示實驗】反應后溶液中Na₂SO₄的質量分數是多少？（列出計算過程）

Answer 1

分析 【學生板演】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，注意化學式的寫法和配平；
【假設猜想】根據酸堿不能共存判斷不合理的猜想；
【實驗探究】根據碳酸鈉和硫酸反應能生成二氧化碳氣體解答；
【評價反思】檢驗一種物質時要排除其他物質的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀．
【剖析本質】根據酸和堿反應生成鹽和水解答；
II．定量探究
根據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生成硫酸鈉和水，化學方程式為H₂SO₄+2NaOH═Na₂SO₄ +2H₂O；
【假設猜想】硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，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，故猜想四不合理；
【實驗探究】
（1）取燒杯中的少量溶液于試管中，滴加幾滴酚酞溶液，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生成二氧化碳氣體，因此會看到產生氣泡．
【評價反思】檢驗一種物質時要排除其他物質的干擾，硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀，故不能證明溶液中一定存在硫酸；故③錯；根據酸可以和活潑金屬反應產生氫氣，可以選擇鋅粒，如果有氣泡產生，說明有硫酸．
【剖析本質】補兩個水分子、兩個氫離子

II．定量探究
解：設反應后溶液中H₂SO₄與NaOH反應生成的Na₂SO₄的質量為x
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
       80     142
   20g×10%    x
$\frac{80}{20g×10%}=\frac{142}{x}$
x=3.55g
設反應后溶液中H₂SO₄與NaOH反應生成的Na₂SO₄與反應后溶液中原有Na₂SO₄的質量共為y
Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
142                233
y                  23.3g
$\frac{142}{y}=\frac{233}{23.3g}$
y=14.2g
反應后溶液中Na₂SO₄的質量分數=$\frac{14.2g-3.55g}{100g}$×100%=10.65%
故答案為：
【學生板演】H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
【假設猜想】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）有氣泡產生
【評價反思】
③Na₂SO₄與BaCl₂反應也會生成白色沉淀，不能證明一定有H₂SO₄存在    鋅粒
【剖析本質】

II．定量探究
反應后溶液中Na₂SO₄的質量分數是10.65%．

點評 此題通過中和反應考查了化學方程式的書寫，實驗方案設計、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．