一道中和反应探究题的解析

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[题目]某校兴趣小组同学对氢氧化钠溶液和稀盐酸混合后的有关问题，进行了如下探究。

I.(1)甲同学为了证明NaOH溶液与稀盐酸能够发生化学反应，设计并完成了如下图所示实验。

X溶液是_______，滴入的量一般为__________。

(2)乙同学也设计完成了另一个实验，证明氢氧化钠溶液与盐酸能够发生反应。在盛有氢氧化钠溶液的试管里，用胶头滴管慢慢滴入稀盐酸，不断振荡溶液，同时测定溶液的pH，直到盐酸过量。

①写出测定溶液pH的方法：_____________。

②下图中哪个图像符合该同学的记录()

(3)你认为甲、乙两位同学的实验中，_________(填“甲同学”、“乙同学”、“甲乙两位同学”)的实验能充分证明氢氧化钠与盐酸发生了反应，请说明理由：________。

II.丙同学利用“保温瓶式量热计”(图略)，测出10mL 10%氢氧化钠溶液和不同体积的10%盐酸溶液混合过程中，溶液的温度变化见下表(假设两溶液密度相等)。

请就此实验回答：

(1)盐酸和氢氧化钠的反应是__________(填吸热、放热)反应。

(2)请在右图中试绘出溶液温度上升与加入盐酸体积之间的变化关系图，并在曲线上画出能表示两者恰好完全反应的点，并用字母P表示。

III.丁同学为测定标示质量分数为32%的盐酸的实际质量分数，用pH测定仪组成实验装置。实验时先在烧杯中加入20g 40%的氢氧化钠溶液，再逐滴加入该盐酸，测定仪打印出加入盐酸的质量与烧杯中溶液的pH关系图，发生反应的化学方程式为：NaOH+HCl=NaCl+H2O

(1)请以此次测定的结果，列式计算该盐酸的实际质量分数。

(2)请分析你的计算结果与标签标示的质量分数不一致的可能原因。

分析：本题集中和反应的实验方案的探究、实验方案的评价、实验报告的记录、实验过程的热效应、实验用品的选择、溶液pH的测定方法、化学计算、实验结果分析等知识于一体，综合性强、考察面广、考查方式灵活，是一道定性实验与定量计算相融合的中和反应综合题。

解析：I.(1)NaOH溶液与稀盐酸能够发生化学反应，但该反应没有明显现象，因此要证明二者的反应确实能够发生，较为简单的方法是选用酸碱指示剂，即向氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液，一般为1～2滴(或2～3滴)；(2)①测定溶液的pH时不能将试纸伸入待测液、也不能将试纸事先用水润湿，否则会污染试剂或造成测量结果产生误差；②解决图像题要抓住三点一线即：图像的起点、折点、终点及曲线的变化趋势，向NaOH溶液中滴入盐酸，直至过量，则曲线的起点应大于7，终点应小于7；(3)甲、乙两同学的实验方案中乙同学的实验方案因为通过测量溶液pH的变化，充分证明NaOH参加了化学反应；甲同学借助指示剂颜色的改变来证明氢氧化钠与盐酸的反应，简单，直观。

II.分析表中的数据，可以看出随着盐酸的不断加入，溶液的温度逐渐升高，说明该反应过程中放出热量，当反应结束后，随着盐酸的继续加入，溶液的温度又逐渐降低，说明该过程吸收热量；结合加入盐酸的体积和溶液温度的变化，利用描点法，不难得出要绘制的图线。

III.根据丁同学所测定的溶液的pH关系图，可以看出当溶液的pH为7时，说明NaOH与HCl完全反应，根据题中和图中的相关数据求出盐酸的实际质量分数。

解:(1)设该盐酸的实际质量分数为x，则根据反应的化学方程式

(2)29.2%

答案：I.(1)酚酞，1～2滴；(2)①用干净的玻璃棒蘸取待测液滴到pH试纸上，半分钟后，试纸显示的颜色与标准比色卡对照，读出溶液的pH，②(C)；(3)乙同学，甲同学的实验不能充分说明盐酸和NaOH发生了反应，由可能是盐酸和红色物质反应生成了无色物质。乙同学的实验，随着滴加盐酸，溶液的pH由大于7逐渐减少到等于7，这充分证明溶液中的NaOH反应消耗了；II.(1)放出热量，(2)图线见下图；III.(1)(1)29.2%；(2)盐酸具有挥发性。

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