中和反應實驗探究
【質疑】
酸性溶液和中性溶液都不能使酚酞試液變色(仍然是無色),上述結論是否正確?
【討論】
探究活動一中的最後溶液一定顯中性嗎?
你有哪些猜想?
猜想一:探究活動一中的最後溶液可能顯中性
猜想二:探究活動一中的最後溶液可能顯酸性
【命題方向】
該考點的命題方向主要是通過創設相關實驗、問題情景或圖表信息等,來考查學生對中和反應及其應用的理解和掌握情況;以及閱讀、分析、推斷能力和對知識的遷移能力.並且,經常將其與「酸鹼指示劑及其性質、酸的化學性質及其用途、鹼的化學性質及其用途、溶液pH的測定、化學反應時的能量變化、複分解反應及其發生的條件、物質的推斷和鑑別、化學方程式的書寫、有關實驗操作(或現象、結論)」等相關知識聯繫起來,進行綜合考查.
當然,有時也單獨考查之.題型有選擇題、填空題、實驗探究題和計算題.中考的重點是考查學生閱讀、分析實驗、問題情景或圖表信息的能力,對中和反應及其應用等相關知識的理解和掌握情況,以及運用它們來分析、解答相關的實際問題的能力等.當然,有時還會根據所給的有關的表達,來評價表達的正誤,或者注意事項等.特別是,對中和反應的定義及其操作過程(包括判斷反應是否進行和完全)、有關的反應現象及化學方程式的書寫、前三個應用,以及知識的遷移能力的考查,是近幾年中考命題的熱點,並且還是中考考查這塊知識的重中之重.
【解題方法點撥】
要想解答好這類題目,首先,要理解和熟記中和反應及其應用等相關知識.然後,根據所給的實驗、問題情景或圖表信息等,結合所學的相關知識和技能,以及自己的生活經驗所得,細緻地分析題意(或實驗、圖表信息)等各種信息資源,聯繫起來綜合分析,並細心地探究、推理後,按照題目要求進行認真地選擇或解答即可.同時,還需要注意以下三點:
1.中和反應是指酸與鹼作用生成鹽和水的反應.但是,不能反過來說生成鹽和水的反應是中和反應.因為非金屬氧化物與鹼作用也能生成鹽和水(如二氧化碳與澄清的石灰水的反應),可它就不是中和反應;還有酸與金屬氧化物作用也能生成鹽和水(如用稀鹽酸出鐵鏽的反應),可它也不是中和反應.
2.中和反應一定是複分解反應,但是複分解反應不一定是中和反應;只有酸和鹼之間的反應才是中和反應.
3.在做中和反應的實驗時,由於酸和鹼的溶液一般是無色,二者反應時的現象不明顯,所以往往藉助於一些試劑或儀器等(如酸鹼指示劑、pH試紙、溫度計等),來幫助我們判斷反應是否進行或恰好完全.
【分析】(1)①根據酸鹼指示劑遇到酸鹼變色情況分析;
②根據中和反應的實質進行分析;
③根據氫氧化鈉的化學性質回答;
(2)根據稀鹽酸的化學性質進行分析;
(3)根據鹼的化學性質進行分析;
(4)根據酸、鹼、鹽的化學性質進行分析。
【解答】解:(1)①酚酞遇鹼性溶液可以變紅,而遇到酸性或是中性溶液時則不會變色,所以當溶液變成無色時,證明NaOH溶液與稀硫酸恰好完全反應;
②從微觀的角度分析,中和反應實質是氫離子和氫氧根離子生成水;
③當與鹽酸反應時有氣泡,氣泡很可能是CO2,便可找出氫氧化鈉變質的原因:NaOH與空氣中CO2反應生成碳酸鈉;
(2)鎂和鹽酸反應會生成氯化鎂和氫氣;
(3)向NaOH溶液中滴入一定量的稀鹽酸,振蕩後加入鎂條,若沒有明顯現象,可能是NaOH溶液與稀鹽酸恰好完全反應,或者稀鹽酸的量不足,氫氧化鈉有剩餘;
(4)銅與稀鹽酸不反應,若鹽酸過量,也沒有明顯現象;用pH 試紙測定溶液的酸鹼度,若=7,則恰好反應,若<7,酸有剩餘;鹽酸和氧化銅反應,若加入氧化銅,氧化銅逐漸減少,溶液逐漸變為藍色,說明鹽酸過量,若加入氧化銅無現象,可能是鹽酸與氫氧化鈉恰好反應,也有可能是氫氧化鈉過量;如果滴入石蕊試液,石蕊試液變紅,說明鹽酸過量,如果石蕊試液不變紅,說明鹽酸恰好完全反應;故選BD;
【點評】結合課本知識和實驗技能,考查了學生的分析問題、解決問題的能力;此題綜合性較強,考查出學生將理論知識與實驗相結合的能力,還考查學生的創新能力,是一道不錯的綜合題。
【分析】【作出猜想】根據硫酸和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水,兩種物質可能恰好完全反應,也可能其中的一種物質過量進行分析;
【實驗驗證】根據氫氧化鈉溶液顯鹼性,能使酚酞變紅色進行分析;
【總結反思】根據氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水,不能共存進行分析;
【知識拓展】(1)根據Al與強鹼NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉(NaAlO2)等物質進行分析;
(2)根據鋁和氫氧化鈉反應會生成偏鋁酸鈉和氫氣,氫氣具有可燃性進行分析.
【點評】對反應後溶液組成成分進行猜想時,可根據反應物恰好完全反應或反應物之一過量進行分析,判斷出反應後溶液的可能組成.
【分析】(1)根據坐標變化的趨勢結合鹽酸的pH小於7,氫氧化鈉溶液的pH大於7分析;
(2)當加入溶液的質量為ag時,溶液呈現酸性,溶液中既有生成的氯化鈉,又有未反應的鹽酸;
(3)當加入溶液的質量為bg時,溶液顯鹼性;
(4)根據中和反應的實質是酸電離的氫離子和鹼電離的氫氧根離子相互作用生成水的過程,即中和反應的實質是H++OH﹣=H2O.
【解答】解:(1)坐標的pH變化是由小於7到大於7的過渡,因此進行的操作是將氫氧化鈉溶液滴加到稀鹽酸中.故填:氫氧化鈉溶液;
(2)當加入溶液的質量為ag時,溶液呈現酸性,所得溶液中的溶質為氯化氫和氯化鈉,向所得溶液中滴加紫色石蕊試液,溶液呈紅色;故填:紅;
(3)當加入溶液的質量為bg時,所得溶液顯鹼性,氫氧化鈉過量,溶液中的溶質是氯化鈉和氫氧化鈉;故填:NaCl、NaOH;
(4)中和反應的實質是酸電離的氫離子和鹼電離的氫氧根離子相互作用生成水的過程,即中和反應的實質是H++OH﹣=H2O;故填:H++OH﹣=H2O.
【點評】解答本題的關鍵是根據坐標的pH變化結合溶液的酸鹼性與溶液pH的關係進行分析,並對反應過程中的溶液的酸鹼性正確判斷.
【分析】本探究實驗給出的是多種思路證明酸和鹼之間發生了反應,圍繞指示劑、生成物驗證、pH變化以及溫度變化等角度展開的。
【探究活動1】:是利用酸鹼指示劑來證明酸和鹼之間發生了反應,要熟練記住酸鹼指示劑與酸和鹼之間的顏色變化關係。
【探究活動2】:是想通過驗證過程中生成了水,此時所用試劑都不能含有水,且題目給出了檢驗水的思路和物質。所以在此過程中要進一步確定各反應物都不能獨立使變色矽膠變色,而只有兩者反應才能使矽膠變色,過程中要排除空氣中水蒸氣等的幹擾。
最後要求設計的是證明原物質是否存在也就是證明氫氧化鈉是否還有,題目給出了實驗的思路,分析對應的現象和結論。
【解答】解:【探究活動1】稀鹽酸和NaOH溶液混合沒有明顯現象,小麗同學按圖1進行實驗,由於酚酞遇鹼變紅,鹼消失就成無色,所以證明鹽酸和NaOH溶液能發生化學反應藉助的是燒杯中的液體酞由紅色變成無色,反應為鹽酸和氫氧化鈉反應生成氯化鈉和水,故填:溶液由紅色變成無色;NaOH+HCl=NaCl+H2O;
【探究活動2】根據【小資料】a.變色矽膠吸水後由藍色變為紅色;b.無水醋酸是一種酸,常溫下為無色液體;可知設計思路為:是想通過驗證過程中生成了水,此時所用試劑都不能含有水,且題目給出了檢驗水的思路和物質。所以在此過程中要進一步確定各反應物都不能獨立使變色矽膠變色,而只有兩者反應才能使矽膠變色,過程中要排除空氣中水蒸氣等的幹擾。
(1)實驗①、②的實驗是證明無水醋酸和氫氧化鈉均不含水,不能使變色矽膠變色,後續實驗矽膠變紅才能說明是生成了水,所以目的是 證明了無水醋酸和氫氧化鈉不含有水,不能使變色矽膠變色;
(2)加入試劑後,因為需要證明生成了水,所以要避免空氣中的水分的幹擾,所以要迅速塞緊橡膠塞;
(3)能證明酸和鹼反應有水生成的現象是試管③中的變色矽膠由藍色變為紅色,試管①②中的變色矽膠不變色。
故填:(1)證明了無水醋酸和氫氧化鈉不含有水,不能使變色矽膠變色;
(2)防止空氣中的水分進入試管幹擾試驗;
(3)試管③中的變色矽膠由藍色變為紅色,試管①②中的變色矽膠不變色;
(4)取少量氫氧化鈉溶液於試管中,加入過量稀鹽酸,再加入少量氧化銅,根據這個描述可以推測設計本意是藉助過量的鹽酸和氧化銅反應能生成氯化銅,如果氫氧化鈉和鹽酸反應了,則沒有剩餘的氫氧化鈉和氯化銅反應,則不會有藍色沉澱生成;如果氫氧化鈉和鹽酸沒反應,則氫氧化鈉就能和氯化銅反應生成藍色沉澱。故填:得到藍色溶液。
【點評】設計實驗要根據給出的實驗結論進行,而不要先入為主進行設計,也就是題目其實已經限制了設計的方向。
【分析】稀鹽酸和氫氧化鋇反應生成氯化鋇和水,和鎂反應生成氯化鎂和氫氣。
【解答】解:(1)往其中一份混合液中滴入幾滴酚酞試液,發現溶液呈無色,說明溶液中不存在的離子是氫氧根離子,證明兩者發生了反應。
故填:氫氧根離子。
(2)①往盛有另一份混合液的試管中,加入足量的鎂片;
②加6ml等質量分數的稀鹽酸和6ml蒸餾水,加入等量的鎂片。
故填:加6ml等質量分數的稀鹽酸和6ml蒸餾水。
(3)證明原混合液的鹽酸中H+參加了反應的現象是①中產生氣體比②中少,即①中氫離子部分參加了反應。
故填:①中產生氣體比②中少。
(4)從微觀上分析:氫氧化鋇溶液和稀鹽酸反應的實質是氫氧根離子和氫離子結合生成水分子。
故填:氫氧根離子和氫離子結合生成水分子。
【點評】本題主要考查物質的性質,解答時要根據各種物質的性質,結合各方麵條件進行分析、判斷,從而得出正確的結論。
【分析】A.根據氫氧化鈉和鹽酸反應生成氯化鈉和水進行分析;
B.根據通過酚酞顏色的改變判斷反應是否發生;
C.根據鹽酸和氫氧化鈉反應生成氯化鈉和水進行分析;
D.根據紫色石蕊試液在鹼性溶液中呈藍色,在中性溶液中紫色,在酸性溶液中呈紅色進行分析。
【解答】解:A.無論有沒有酚酞的存在,HCl和氫氧化鈉都會反應生成氯化鈉和水,只是在沒有酚酞的情況下無法用眼觀察反應是否發生,故A錯誤;
B.酚酞由紅色變成了無色,說明溶液中能使酚酞變紅的氫氧根離子和氫離子發生了反應生成了不能使酚酞變紅的物質,即發生了中和反應,故B正確;
C.氫氧化鈉溶液和氯化鈉溶液都是無色的,不能根據溶液的顏色沒有改變就認為沒有發生反應,故C錯誤;
D.由於紫色石蕊試液在鹼性溶液中呈藍色,在中性溶液中紫色,在酸性溶液中呈紅色,可以通過紫色石蕊試液的顏色改變判斷反應是否發生,故D錯誤。
故選:B。
【點評】我們可以根據酸鹼指示劑顏色的改變來判斷一個反應是否發生,但不能左右一個反應的發生,理解酸鹼反應的實質和酸鹼指示劑的性質是解答本題的關鍵