[专项(七) 无明显现象的化学反应的探究]
类型一 酸碱中和反应
1.[2017·黔东南] 某校化学小组在利用硫酸和氢氧化钾溶液探究酸碱中和反应时,利用数字化传感器测得烧杯中溶液pH的变化图像如图G7-3所示。下列说法正确的是 ( )
图G7-3
A.c点所示溶液呈碱性
B.a点所示溶液中,含有的溶质是K2SO4和H2SO4
C.该实验是将氢氧化钾溶液逐滴滴入到盛有硫酸的烧杯中
D.由b点到c点的变化过程中没有发生化学反应
2.[2018·淄博] 图G7-4是氢氧化钠溶液与稀盐酸恰好完全反应的微观示意图,由此得出的结论正确的是 ( )
图G7-4
A.反应后溶液的pH大于7
B.反应前两种溶液均能导电,反应后的溶液不导电
C.反应后溶液中的粒子只有Na+和Cl-
D.反应前后各元素的化合价均无变化
3.[2018·益阳] 某校化学小组在利用硫酸和氢氧化钠溶液探究酸碱中和反应时,测得烧杯中溶液 pH 的变化如图G7-5
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所示。下列说法正确的是 ( )
图G7-5
A.a 点所示溶液呈酸性
B.向b点所示溶液中滴加石蕊溶液,溶液呈紫色
C.该实验是将NaOH溶液逐滴滴入稀硫酸中
D.c点所示溶液中,含有的溶质是 Na2SO4 和NaOH
4.[2017·杭州] 向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸至恰好完全反应,反应前后溶液中存在的离子种类如图G7-6所示(其中“”“”“”“”表示不同离子)。则下列说法正确的是 ( )
图G7-6
A.表示氯离子
B.表示钠离子
C.可用适量硝酸银溶液和足量稀硝酸进行检验
D.此反应的实质是和结合生成水分子
5.[2017·临沂] 某化学课堂围绕“酸碱中和反应”,将学生分成若干小组开展探究活动。请你和他们一起完成以下实验探究。
演示实验 将一定量稀盐酸加入到盛氢氧化钙溶液的小烧杯中。该反应的化学方程式是 。
查阅资料 CaCl2溶液显中性。
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提出问题 实验中未观察到明显现象,部分同学产生了疑问:反应后溶液中溶质的成分是什么?
猜想与假设 针对疑问,甲组同学猜想如下:
猜想Ⅰ:只有CaCl2;
猜想Ⅱ:有 ;
猜想Ⅲ:有CaCl2和Ca(OH)2;
猜想Ⅳ:有CaCl2、HCl和Ca(OH)2。
乙组同学对以上猜想提出质疑,认为猜想Ⅳ不合理,其理由是 。
实验探究 为了验证其余猜想,各小组进行了下列三个方案的探究。
实验
方案
滴加紫色
石蕊溶液
通入CO2
滴加Na2CO3
溶液
实验
操作
实验
现象
产生白色沉淀
实验
结论
溶液中含有Ca(OH)2
溶液中含有Ca(OH)2
溶液中含有Ca(OH)2
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得出结论 通过探究,全班同学一致确定猜想Ⅲ是正确的。
评价反思
(1)丙组同学认为滴加Na2CO3溶液产生白色沉淀,并不能证明溶液中一定含有Ca(OH)2,请你帮助他们说明原因: 。
(2)在分析反应后所得溶液中溶质的成分时,除了考虑生成物外,还需要考虑 。
6.[2018·怀化] 某化学兴趣小组同学,用盐酸和氢氧化钠进行“酸碱中和反应”的探究,进行一段时间后发现没有明显变化,询问老师才知道忘记滴加指示剂。因此,他们停止实验,并在老师的指导下对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究。
提出问题 该烧杯内的溶质是什么?
猜想假设
猜想一:NaCl;
猜想二:NaCl和HCl;
猜想三:NaCl和NaOH;
猜想四:NaCl、NaOH和HCl。
同学们讨论后一致认为猜想四不合理,请你说出不合理的理由: (用化学方程式表示)。
查阅资料 NaCl溶液呈中性。
实验探究 兴趣小组甲、乙、丙三位同学分别设计了如下的实验方案,请你帮助他们完成实验报告的相关内容。
实验方案
实验现象
实验结论
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甲同学取少量烧杯内的溶液于试管中,滴入酚酞溶液
溶液无明显变化
猜想一成立
乙同学另取少量烧杯内的溶液于试管中,加入
有气泡产生
猜想二成立
丙同学另取少量烧杯内的溶液于试管中,滴入适量的CuSO4溶液
没有蓝色沉淀产生
猜想 不成立
评价反思 老师看了甲、乙、丙三位同学的实验报告,指出甲同学的实验结论不准确,请你分析甲同学实验结论不准确的原因: 。
得出结论 猜想二成立。
拓展延伸 某同学在进行酸碱中和滴定实验时,测得溶液的pH变化如图G7-7中甲所示,请回答下列问题。
图G7-7
(1)由图甲可知,该同学实验操作是 。
A.将盐酸滴入氢氧化钠溶液中
B.将氢氧化钠溶液滴入盐酸中
(2)由图甲可知,在b点处溶液中溶质是 。
(3)图乙为盐酸和氢氧化钠溶液反应的微观过程,从微粒的角度分析,此反应的微观实质为 。
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类型二 氢氧化钠与二氧化碳反应的探究
7.[2017·潍坊] 下列验证“CO2与NaOH溶液反应”的装置中,不能观察到明显现象的是(装置气密性均良好) ( )
图G7-8
8.[2017·德州] 氢氧化钠溶液和二氧化碳反应没有明显现象,为验证CO2与NaOH能够发生反应,某同学按图G7-9组装实验装置,并进行实验。
(1)有时药品滴加顺序会影响实验现象。如果观察到的现象是“气球先膨胀,后变瘪”,则加入试剂的顺序应该是 (填序号)。
A.先加入盐酸,再加入氢氧化钠溶液
B.先加入氢氧化钠溶液,再加入盐酸
(2)请解释气球“先膨胀”的原因: 。
(3)请写出气球“后变瘪”的化学方程式: 。
图G7-9
9.[2018·舟山] 在科学拓展课中,甲同学向两个充满CO2气体的塑料瓶中分别加入NaOH溶液和Ca(OH)2溶液(如图
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G7-10)。迅速盖紧瓶盖后充分振荡,结果发现两个塑料瓶都变瘪。他认为据此实验现象可以判定NaOH和Ca(OH)2均能与CO2发生反应。
图G7-10
(1)乙同学认为上述判定方法还存在不严密之处。他的理由是 。
(2)两同学根据B瓶中出现的浑浊现象,判定Ca(OH)2与CO2发生了反应,提出了可以从是否有新物质生成的角度去判断。那么,若要判定NaOH和CO2发生了反应,在排除了(1)中的干扰因素后,接下来的方法是 。
类型三 氢氧化钠变质的探究
10.[2018·陕西] 化学兴趣小组的同学按图G7-11所示装置及步骤验证氢氧化钠的化学性质。
实验步骤
图G7-11
Ⅰ.将注射器内的液体注入A中的锥形瓶;
Ⅱ.打开K1,观察C中部分红色溶液沿导管倒吸入A中,片刻后回流停止;
Ⅲ. 打开K2,观察到B中溶液倒吸入A、C中,液面稳定后观察到A中溶液仍为红色,C中溶液变为无色。
同学们对相关问题分组展开如下探究。
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探究
环节
甲组的探究
乙组的探究
提出
问题
A中使酚酞变为红色的物质是什么?
C中溶液为什么变成无色?
作出
猜想
猜想一:Na2CO3
猜想二:Na2CO3和NaOH
猜想一:实验过程中酚酞变质了
猜想二:溶液中的NaOH反应完了
实验
验证
小鹏取少量A中溶液于试管中,向其中滴加过量BaCl2溶液,若观察到 ,证明猜想二成立。小丽认为Ba(OH)2溶液也可证明猜想二成立,小鹏认为小丽的方案不合理,理由是
(1)取少量C中溶液于试管中,向其中滴加NaOH溶液,溶液又变为红色,证明猜想一不成立
(2)用pH试纸测定C中溶液的酸碱度,若pH 7,证明猜想二成立
反思交流 (1)甲、乙两组同学的实验证明了NaOH能与稀盐酸、CO2发生反应,A中溶液里一定还存在NaCl,写出NaOH与CO2发生反应的化学方程式: 。
(2)实验步骤 Ⅱ中的现象 (填“能”或“不能”)证明NaOH与CO2发生了反应。
扩展迁移 对于无明显现象的化学反应,可通过检验有新物质生成或检验 的方法来证明反应发生了。
11.[2018·玉林] 小杨往NaOH溶液中滴加稀硫酸,溶液无明显变化,他和小组同学以“酸与碱能否发生反应”为课题进行了科学探究,请回答下列问题。
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图G7-12
实验一
(1)向NaOH溶液中先滴入几滴酚酞溶液,振荡,再滴入稀硫酸,观察到溶液由 色变为无色,该反应的化学方程式为 。
(2)继续往上述试管逐滴滴入NaOH溶液,不断振荡,如果观察到 的现象,证明了滴加的稀硫酸过量。
实验二
按照“证明反应后NaOH消失了”这个角度,同学们又设计了实验二,利用NaOH溶液、CuSO4溶液、稀盐酸同样证明了酸和碱能发生反应,其中试剂丙是 。
拓展延伸 CO2通入NaOH溶液中也无明显现象,CO2与NaOH溶液能否发生化学反应呢?小组同学对此继续探究。
查阅资料 常温下NaOH、Na2CO3在水、乙醇中的溶解性如下表所示:
溶解性 溶质
溶剂
氢氧化钠
碳酸钠
水
极易溶
易溶
乙醇
易溶
微溶
实验三
小组同学设计了多角度验证CO2与NaOH溶液反应的实验,如图G7-13所示(装置已连接好,气密性良好,止水夹a和b已
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关闭,部分仪器已略去)。
图G7-13
温馨提示 CO2与乙醇不反应,本实验条件下CO2在乙醇中的溶解性忽略不计。
(1)把注射器Ⅰ中氢氧化钠的乙醇溶液注入充满CO2的三口烧瓶中,轻轻振荡,观察到的现象是 ,写出该反应的化学方程式: 。
(2)把导管d移出石灰水,打开止水夹a、b,再从导管c端往三口烧瓶中鼓入N2,目的是 ,过了一段时间后,先把导管d放入澄清石灰水中,接着关闭止水夹a,再把注射器Ⅱ中的稀盐酸注入三口烧瓶内,观察到三口烧瓶中产生气泡,烧杯中的澄清石灰水变浑浊。此实验从 角度证明了CO2与NaOH溶液发生了反应。
总结归纳 对于无明显现象的反应,可以通过改变实验装置,创设新的情境,观察到明显的反应现象,从而判断反应的发生。
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参考答案
1.D [解析] 由图可知,c点时溶液的pH小于7,溶液显酸性;a点时溶液的pH大于7,显碱性,此时氢氧化钾过量,故此时溶液中,含有的溶质是K2SO4和KOH;pH开始时大于7后来逐渐减小到7然后小于7,可知原溶液显碱性,然后不断加入酸性溶液,使pH减小,说明是把硫酸滴加到氢氧化钾溶液中;由b点到c点的变化过程中,是恰好完全反应后继续滴加稀硫酸,此过程中没有发生化学反应。
2.D [解析] 氢氧化钠溶液与稀盐酸恰好完全反应时,溶液呈中性,pH=7;反应后的溶液中有Na+和Cl-,故溶液能导电;除了Na+和Cl-外,溶液中的微粒还有H2O;该反应是复分解反应,反应前后各元素的化合价均无变化。
3.B [解析]a点所示溶液的pH>7,溶液呈碱性;b点溶液的pH=7,为中性,向b点所示溶液中滴加石蕊溶液,溶液呈紫色;该实验开始溶液的pH>7,是将稀硫酸逐滴滴入NaOH 溶液中;c点所示溶液中pH7可知,若溶液C中有氢氧化钠,则溶液pH>7,若溶液中氢氧化钠已经反应完,则溶液pH≤7,猜想二成立。反思交流 (1)NaOH与CO2发生反应生成Na2CO3和H2O,化学方程式为2NaOH+CO2Na2CO3+H2O;(2)打开K1,C中部分红色溶液沿导管倒吸入A中,片刻后回流停止,说明A中气体减少,压强减小,Ⅱ中NaOH与CO2发生反应会生成可溶的Na2CO3,氢氧化钠溶液中含有水,二氧化碳能溶于水,且能与水反应,两种情况都能使二氧化碳气体减少,不能确定气体减少的原因一定是和NaOH反应了;扩展迁移 对于无明显现象的化学反应,可通过检验有新物质生成或检验原反应物消失的方法证明反应发生。
11.实验一 (1)红 H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O
(2)溶液不变色
实验二 硫酸铜溶液
实验三 (1)生成白色沉淀,气球变大
2NaOH+CO2Na2CO3↓+H2O
(2)排出装置内的二氧化碳 生成物
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[解析] 实验一 (1)酚酞遇碱溶液变红,遇酸性和中性溶液不变色,氢氧化钠和硫酸生成硫酸钠和水,溶液由碱性变为中性,所以会由红色变为无色,其化学方程式为H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O;(2)如果加的稀硫酸过量,那么现在的溶液是酸性的,继续往上述试管逐滴滴入NaOH溶液,不断振荡,观察到的现象是溶液不变色。
实验二 氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水;硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠。先让盐酸和氢氧化钠反应,反应完后再往溶液中加入硫酸铜溶液,若没有蓝色沉淀产生,说明溶液中没有氢氧化钠,氢氧化钠和盐酸发生了反应,所以丙是硫酸铜溶液。
实验三 (1)根据查阅资料可知,氢氧化钠在乙醇中易溶,碳酸钠在乙醇中微溶,把注射器Ⅰ中氢氧化钠的乙醇溶液注入充满CO2的三口烧瓶中,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,三口烧瓶中的气压变小,所以现象是有白色沉淀生成,气球变大,化学反应方程式为2NaOH+CO2Na2CO3↓+H2O;(2)从导管c端往三口烧瓶中鼓入N2,目的是把三口烧瓶中没有反应的二氧化碳赶出去;稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,把注射器Ⅱ中的稀盐酸注入三口烧瓶内,观察到三口烧瓶中产生气泡,烧杯中的澄清石灰水变浑浊,证明生成了二氧化碳,进而证明CO2与NaOH溶液反应生成了碳酸钠,此实验从验证生成物的角度证明了CO2与NaOH溶液发生了反应。
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