Question

9．酸與堿發生中和反應，其實質是酸溶液中大量自由移動的H⁺和堿溶液中大量自由移動的OH^-結合生成水分子的過程．請根據以下稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液反應的實驗，回答問題．
【實驗一】用酚酞試液
（1）向一試管中倒入約2mL稀氫氧化鈉溶液，滴加3滴酚酞試液，振蕩，再逐滴滴入稀鹽酸，邊滴邊振蕩，直至溶液剛好變為無色為止，說明它們之間發生了中和反應．
【實驗二】用溫度計
（2）向一燒杯中加入一定量的稀氫氧化鈉濟液，再逐滴勻速加入稀鹽酸，并用數字化儀器對反應過程中溶液的溫度實時測定，得到的曲線如圖1．
  ①約0-50s溫度上升是因為中和反應放熱，50s后溶液溫度下降的原因是反應結束后熱量散失，過量的稀鹽酸起到冷卻作用．
②不能用氫氧化鈉固體與稀鹽酸反應測定中和反應放熱的原因是氫氧化鈉固體溶解于水時會放熱．

【實驗三】用pH計
（3）向一錐形瓶中加入20g質量分數為4.00%的稀氫氧化鈉溶液，再逐滴勻速加入一定質量分數的稀鹽酸，并用數字化儀器對反應過程中溶液的pH測定，得到的曲線如圖2．列式計算：
①所取稀鹽酸的質量分數為多少？（精確到0.0l%，下同）
②當恰好完全反應時所得溶液的溶質質量分數為多少？

Answer 1

分析 （1）根據指示劑的變色情況分析．
（2）根據由于反應已經終止，熱量擴散分析；氫氧化鈉固體溶于水會放熱；
（3）觀察圖示，由所滴加的稀鹽酸的質量與溶液的pH變化的函數關系圖，在加入20g稀鹽酸所得溶液pH=7時，鹽酸與氫氧化鈉恰好反應；根據反應的化學方程式，由消耗氫氧化鈉的質量計算所加稀鹽酸中氯化氫的質量，生成的氯化鈉的質量，由溶質質量分數計算公式求出稀鹽酸溶質的質量分數和所得溶液中氯化鈉的質量分數．

解答 解：（1）酚酞遇堿變紅，在中性和酸性環境中為無色，故往氫氧化鈉溶液中滴入幾滴無色酚酞，看到溶液呈紅色，再逐滴滴入稀鹽酸，邊滴邊振蕩，至恰好完全反應時，溶液呈無色．
（2）①50s后反應結束后熱量散失，以及過量的稀鹽酸起到冷卻作用，溶液溫度下降；
②由于氫氧化鈉固體溶解于水時會放熱，無法判斷中和反應是否放熱；
（3）設氯化氫的質量為x，生成氯化鈉的質量為y，則有
   NaOH+HCl=NaCl+H₂O
   40       36.5   58.5
20g×4.00%  x      y
$\frac{40}{20g×4.00%}=\frac{36.5}{x}=\frac{58.5}{y}$
x=0.73g，y=1.17g
①所取稀鹽酸的質量分數為$\frac{0.73g}{20g}×100%$=3.65%，
②當恰好完全反應時所得溶液的溶質質量分數為$\frac{1.17g}{20g+20g}×100%$=2.93%．
故答案為：（1）無；
（2）①反應結束后熱量散失，過量的稀鹽酸起到冷卻作用；
②氫氧化鈉固體溶解于水時會放熱；
（3）①3.65%； ②2.93%．

點評 此題是一道中和考查中和反應的題目，結合圖象的計算題，計算時找到pH=7的恰好反應點，并利用化學方程式的計算進行解決是解題的突破口．