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專項突破(八)　科學(xué)探究之酸堿的性質(zhì) 1．[xx延慶一模] 某化學(xué)興趣小組圍繞“酸和堿的中和反應(yīng)”的學(xué)習(xí)，進(jìn)行了如下實驗。 (1)實驗一：取5 mL氫氧化鈉溶液于燒杯中，滴入幾滴酚酞溶液，可觀察到的現(xiàn)象為____________，然后加入稀鹽酸，用玻璃棒攪拌，溶液變?yōu)闊o色，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。 (2)實驗二：對實驗一反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)進(jìn)行探究。 [提出猜想] 猜想一：只有NaCl； 猜想二：有NaCl和NaOH； 猜想三：有NaCl和HCl。 你認(rèn)為猜想________不合理，其理由是___________________________________________________。 [設(shè)計實驗] 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 取反應(yīng)后的溶液于試管中，加入__________________________________________________________ __________________________________________________________ 猜想三 成立 2.[xx順義一模] 甲、乙兩個實驗小組利用圖Z8－1裝置(夾持裝置已略去)，做了一個興趣實驗，證明二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)產(chǎn)物中有碳酸鈉生成。他們的實驗步驟如下： 圖Z8－1 ①在玻璃管中加入一定量碳酸鈣，關(guān)閉K1、K3，打開K4，從分液漏斗放入稀鹽酸并收集二氧化碳； ②打開K1，使玻璃管中的液體流入燒杯，并用清水沖洗； ③關(guān)閉K1，從分液漏斗向玻璃管中加入氫氧化鈉溶液； ④使二氧化碳與氫氧化鈉充分反應(yīng)； ⑤關(guān)閉K3，打開K4，從分液漏斗放入稀鹽酸； ⑥打開K1，使玻璃管中的液體流入燒杯。 (1)步驟①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________。 (2)步驟④的具體操作是__________________________________________________。 (3)整個過程中注射器的作用是_____________________。 (4)在步驟⑥中，甲、乙兩組觀察到了不同現(xiàn)象。甲組發(fā)現(xiàn)燒杯中液體變渾濁；乙組發(fā)現(xiàn)燒杯中產(chǎn)生大量氣泡，兩組現(xiàn)象不同的原因是_________________________________________________________。 3．小明、小芳二位同學(xué)為探究鹽酸的化學(xué)性質(zhì)，做了如下實驗： 圖Z8－2 (1)試管A中的現(xiàn)象是_______________，反應(yīng)后試管B中一定有的陽離子是_______(寫離子符號)。 (2)試管C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。 小芳同學(xué)把反應(yīng)后D、E試管中的廢液倒入一個潔凈的燒杯中，觀察到先有氣泡產(chǎn)生，后有白色沉淀生成，過濾，得到白色沉淀和無色濾液。 小芳同學(xué)欲探究無色濾液中的溶質(zhì)成分，小芳同學(xué)分析得出無色濾液中一定不含HCl，理由是________________________。 [提出問題] 無色濾液的溶質(zhì)是什么？ [作出猜想] ①NaCl；②NaCl和CaCl2；③NaCl、CaCl2和Na2CO3；④NaCl和Na2CO3。 小明認(rèn)為猜想__________一定不正確。 [進(jìn)行實驗] 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 ①取少量濾液于試管中，滴加少量碳酸鈉溶液 無明顯現(xiàn)象 猜想____成立 ②取少量濾液于試管中，滴加少量________ 有氣泡產(chǎn)生 4.某化學(xué)實驗活動小組的同學(xué)為了探究實驗室中久置的氫氧化鈉固體的成分，進(jìn)行了有關(guān)實驗，請你參與他們進(jìn)行的探究活動。 [提出問題] 久置氫氧化鈉固體的成分是什么？ [猜想與假設(shè)] 猜想1：全部是NaOH；猜想2：全部是Na2CO3；猜想3：是NaOH和Na2CO3的混合物。 [實驗與探究] (1)實驗如下： 實驗操作 預(yù)期實驗現(xiàn)象 結(jié)論及解釋 操作一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸 若實驗過程中始終沒有氣泡產(chǎn)生 則證明猜想____成立 操作二：另取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加足量的氯化鋇溶液 若實驗過程中產(chǎn)生_______ 則證明猜想2或猜想3成立，此過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______ (2)為了進(jìn)一步的驗證猜想結(jié)果，小明同學(xué)提出如下實驗方案：繼續(xù)操作二的實驗，過濾，然后向濾液中滴加酚酞溶液，若現(xiàn)象為________________，則猜想3成立；若現(xiàn)象為____________，則猜想2成立。 [反思與評價] 操作二中使用的氯化鋇溶液不能被氫氧化鋇溶液代替的原因是_____________________________。 5．某興趣小組發(fā)現(xiàn)了一包敞口放置的堿石灰樣品，為探究其成分，同學(xué)們在實驗室對這包堿石灰樣品展開了探究。 [查閱資料] ①堿石灰是由CaO和NaOH固體混合而成的，通常用于吸收二氧化碳及干燥氣體；②熟石灰微溶于水，且溶于水時放出的熱量很少，可以忽略不計；③BaCl2溶液顯中性。 [提出猜想] 根據(jù)資料，同學(xué)們分析堿石灰樣品的主要成分可能含有CaO、NaOH、Ca(OH)2、CaCO3和__________。 [實驗探究] 小組討論后設(shè)計如下實驗進(jìn)行探究： 實驗步驟及操作 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 ①取部分該樣品于試管中，加少量水 無明顯放熱現(xiàn)象 堿石灰樣品中不含CaO和___________________________ ②繼續(xù)加足量水，振蕩，靜置 產(chǎn)生白色沉淀 樣品中一定含有CaCO3 ③從步驟②的試管中取少量上層清液于另一試管中，向其中滴加過量BaCl2溶液 產(chǎn)生白色沉淀 ④將步驟③所得物質(zhì)過濾，向濾液中滴加無色酚酞溶液 溶液變?yōu)榧t色 [思考與分析] 小杰同學(xué)經(jīng)過分析認(rèn)為步驟②的結(jié)論不準(zhǔn)確，原因是_________________________________(用化學(xué)方程式表示)。 [解釋與結(jié)論] 通過以上探究與分析可以得出：該堿石灰樣品一定含有的物質(zhì)是_______________________；實驗探究步驟④所得溶液中除酚酞外還含有的溶質(zhì)有____________________。 6．[xx通州一模] 小明同學(xué)想在實驗室用NaOH溶液與CO2氣體制取Na2CO3溶液。但是經(jīng)過檢驗，發(fā)現(xiàn)很難得到純凈的Na2CO3溶液，在老師的幫助下查閱了相關(guān)資料，制定了實驗方案。 [查閱資料] ①CO2通入NaOH溶液時極易因CO2過量而產(chǎn)生NaHCO3，且無明顯現(xiàn)象； ②NaHCO3溶液煮沸時不會發(fā)生分解反應(yīng)；NaHCO3溶液與CaCl2溶液不反應(yīng)； ③NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O； ④Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl。 [制取步驟] ①量取兩份50 mL相同濃度的NaOH溶液備用； ②用一份50 mL NaOH溶液吸收過量的CO2氣體，至CO2氣體不再溶解； ③小心煮沸②溶液1～2分鐘； ④在得到的③的溶液中加入另一份50 mL NaOH溶液，使其充分混合即得。 [實驗探究] 制得的Na2CO3溶液中可能含有的雜質(zhì)是__________________。 為檢驗制得的溶液是否為純凈的Na2CO3溶液，請你與小明同學(xué)一起完成下列實驗探究。 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 取少量制得的溶液于試管中，加入過量的顯中性的CaCl2溶液 ______________ 溶液中含有Na2CO3 將上步實驗所得混合物進(jìn)行過濾，將濾液分成兩份 取其中一份加入足量的_____ 無氣泡產(chǎn)生 制得的溶液中不含_______ 取另一份加入________ 制得的溶液中含NaOH [結(jié)論] 所制得的不是純凈的Na2CO3溶液。 [評價與反思] 小芳同學(xué)認(rèn)為可以用過量的Ca(OH)2溶液替代CaCl2溶液進(jìn)行以上實驗，你認(rèn)為是否可行，并說明原因：______________________________________________________________________。 7．[xx海淀一模] 某小組同學(xué)在查閱“氫氧化鈉使酚酞變紅的原因”時，看到了以下資料。 [資料] Ⅰ.實驗室所用酚酞溶液pH＜8，溶液中，酚酞的分子結(jié)構(gòu)會隨著pH的改變而改變，不同的結(jié)構(gòu)在溶液中會表現(xiàn)出不同的顏色，具體如下表所示。 溶液的pH 1≤pH＜8 8≤pH≤13 pH＞13 酚酞的分子結(jié)構(gòu) 內(nèi)酯式 醌式 羧酸式 酚酞溶液的顏色 無色 紅色 無色 Ⅱ.醌式結(jié)構(gòu)的酚酞能與H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)，生成無色物質(zhì)，該物質(zhì)在溶液中的顏色不會隨著pH的改變而改變。 Ⅲ.NaOH溶液濃度越大，溶液pH越高。 該小組同學(xué)對上述資料產(chǎn)生了興趣，決定對酚酞溶液顏色的變化展開探究。 [進(jìn)行實驗] 組別 實驗操作 實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù) 1 ①配制pH為13的NaOH溶液，取5 mL于試管中，向其中滴加2滴酚酞溶液后，分成兩等份 ________ ②向一支試管中加入稀鹽酸 溶液紅色褪去 ③向另一支試管中加入________ 溶液紅色褪去 2 ①分別配制pH為8、10、11、13的NaOH溶液，各取5 mL分別加入4支試管中，再分別向4支試管中加入5滴30% H2O2溶液，最后各滴入2滴酚酞溶液 每支試管中溶液都先變成紅色， 然后紅色逐漸褪去， 各支試管褪色時間如圖所示： (續(xù)表) 組別 實驗操作 實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù) 2 ②配制pH為9的NaOH溶液，分別取5 mL加入4 支試管中，再向各試管加入5滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5%、1%、2%、4%的H2O2溶液， 最后各滴入2滴酚酞溶液 每支試管中溶液都先變成紅色， 然后紅色逐漸褪去， 各支試管褪色時間如圖所示： [解釋與結(jié)論] (1)實驗1組①中，可以觀察到的實驗現(xiàn)象是______________。 (2)實驗1組②中，溶液紅色褪去的原因是________________________(用化學(xué)方程式表示)。 (3)實驗1組③的目的是驗證“pH＞13時，紅色酚酞溶液會變成無色”，請補(bǔ)全實驗操作：________________________。 (4)由實驗2組①可以得到結(jié)論：H2O2能使變紅的酚酞褪色，_______________________________________________。 (5)實驗2組②的目的是____________________________________________________________。 [反思與評價] (1)小組中某位同學(xué)在進(jìn)行實驗2組①時，滴加30 % H2O2溶液，振蕩、靜置30 min后，才向溶液中加入2滴酚酞溶液。靜置過程中，他觀察到有氣泡產(chǎn)生；加入酚酞溶液后，他發(fā)現(xiàn)4支試管的褪色時間均長于原實驗2組①中時間。導(dǎo)致酚酞褪色時間變長的原因可能是____________________________________________________________(忽略NaOH與空氣中CO2的反應(yīng))。 (2)該小組同學(xué)欲繼續(xù)探究導(dǎo)致紅色酚酞溶液褪色的原因。 實驗操作 實驗現(xiàn)象 配制pH為14的NaOH溶液，取5 mL于試管中，加入5滴30% H2O2溶液，再滴入2滴酚酞溶液 溶液先變紅，后褪色 分析導(dǎo)致上述溶液先變紅后褪色的可能原因：________________________________________________________。 參考答案 1．(1)溶液變成紅色 NaOH＋HCl===NaCl＋H2O (2)[提出猜想] 二　NaOH顯堿性，能使酚酞溶液變?yōu)榧t色 [設(shè)計實驗] 鋅粒(或碳酸鈉溶液)　產(chǎn)生氣泡 [解析] 實驗二：氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)，一定生成氯化鈉，所以不需要證明氯化鈉的存在，只需證明反應(yīng)后溶液中是否含有HCl，只要加入能與鹽酸反應(yīng)有明顯現(xiàn)象的物質(zhì)即可。 2．(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O (2)關(guān)閉K3，打開K4，推動注射器活塞使液體進(jìn)入集氣瓶，并將二氧化碳壓入玻璃管內(nèi) (3)容納集氣瓶內(nèi)液體，排除氣體 (4)步驟①中所加鹽酸的量不同，甲組同學(xué)所用鹽酸適量，而乙組同學(xué)所用鹽酸過量 [解析] (2)步驟④的具體操作是將集氣瓶內(nèi)的二氧化碳壓入玻璃管內(nèi)與氫氧化鈉反應(yīng)，所以步驟④的具體操作是關(guān)閉K3，打開K4，推動注射器活塞使液體進(jìn)入集氣瓶，并將二氧化碳壓入玻璃管內(nèi)。(4)反應(yīng)物的量不同，產(chǎn)生的現(xiàn)象也不相同，甲組中氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，乙組中鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，兩組產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因是步驟①中所加鹽酸的量不同，甲組同學(xué)所用鹽酸適量，步驟②燒杯中液體成分為CaCl2，而乙組同學(xué)所用鹽酸過量，步驟②燒杯中液體成分為CaCl2、HCl。 3．(1)溶液變?yōu)榧t色　Fe2＋ (2)6HCl＋Fe2O3===2FeCl3＋3H2O　因為白色沉淀是碳酸鈣，如果有鹽酸，它們會發(fā)生反應(yīng) [作出猜想] ③ [進(jìn)行實驗] 鹽酸(或硫酸)?、? [解析] (1)紫色石蕊溶液遇酸變紅；鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，所以溶液中的陽離子是Fe2＋。(2)氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，化學(xué)方程式為6HCl＋Fe2O3===2FeCl3＋3H2O；反應(yīng)后D、E試管中能反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)是碳酸鈉和氯化鈣，即白色沉淀為碳酸鈣，碳酸鈣沉淀能和鹽酸反應(yīng)，所以溶液中有碳酸鈣存在時，一定不存在鹽酸。[作出猜想] 因為Na2CO3和CaCl2能發(fā)生反應(yīng)，不能共存，所以猜想③一定不正確。[進(jìn)行實驗] 碳酸鈉屬于碳酸鹽，檢驗碳酸鹽一般用稀鹽酸，碳酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，即有氣泡產(chǎn)生。 4．[實驗與探究] (1)1　白色沉淀 BaCl2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaCl (2)濾液變成紅色　濾液不變色 [反思與評價] 氫氧化鋇溶液會引入氫氧根離子，干擾氫氧化鈉的檢驗 5．[提出猜想] Na2CO3 [實驗探究] NaOH [思考與分析] Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH [解釋與結(jié)論] Na2CO3和Ca(OH)2　NaCl、BaCl2和NaOH 6．[實驗探究] NaOH或NaHCO3 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 有白色沉淀產(chǎn)生 稀鹽酸 NaHCO3 酚酞溶液 [評價與反思] Ca(OH)2與Na2CO3反應(yīng)生成的NaOH以及過量的Ca(OH)2會對原來溶液中NaOH的檢驗造成干擾 7．[解釋與結(jié)論] (1)溶液變紅　(2)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O　(3)加入氫氧化鈉固體　(4)且pH越大，褪色所需時間越短　(5)探究過氧化氫溶液的濃度對變紅后的酚酞溶液褪色所需時間(或快慢)的影響 [反思與評價] (1)放置過程中過氧化氫分解，導(dǎo)致過氧化氫溶液濃度降低，使得褪色時間變長 (2)剛剛滴入酚酞溶液時，溶液中酚酞分子存在醌式結(jié)構(gòu)，因此溶液顯紅色；之后，過氧化氫溶液把醌式結(jié)構(gòu)氧化(或溶液中酚酞分子的醌式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為羧酸式結(jié)構(gòu))，使溶液褪色 [解析] [解釋與結(jié)論] (1)酚酞遇8≤pH≤13的堿性溶液變紅，氫氧化鈉溶液pH＝13，因此酚酞溶液變紅。(2)氫氧化鈉與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水，氫氧化鈉消失，溶液紅色褪去。(3)實驗1組③的目的是驗證“pH＞13時，紅色酚酞溶液會變成無色”，因此需要往溶液中加入更多的堿，使溶液pH>13，所以應(yīng)該加入氫氧化鈉固體。(4)實驗2組①圖中顯示橫坐標(biāo)是pH，縱坐標(biāo)是時間，根據(jù)圖中線段可知，pH越大，褪色所需時間越短。(5)根據(jù)實驗2組②圖像可知溶液褪色時間與過氧化氫溶液濃度有關(guān)，濃度越大，褪色時間越短。 [反思與評價] (1)過氧化氫會分解放出氧氣，導(dǎo)致其濃度變小，因此褪色時間變長。(2)根據(jù)所給資料判斷溶液變紅是因為酚酞變?yōu)轷浇Y(jié)構(gòu)，后來加入過氧化氫溶液后醌式結(jié)構(gòu)的酚酞能與H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)，生成無色物質(zhì)，因此溶液又變?yōu)闊o色。