内容正文:
专题一 酸碱盐综合
一、变质问题 1
二、氯离子 硫酸根的检验 7
三、酸碱中和反应的验证 9
四、复分解反应 15
五、离子共存 19
一、变质问题
氢氧化钠暴露在空气中会吸收空气中的二氧化碳而变质,2NaOH + CO2=Na2CO3+ H2O,所以,氢氧化钠暴露在空气中一段时间后,剩余物的可能组成有:
(1)全部是NaOH(一点都没变质);
(2)全部是Na2CO3(全部变质);
(3)是NaOH和Na2CO3的混合物(部分变质)。
第一种可能性的检验方法:检验剩余物中没有Na2CO3。具体做法是:取少量固体,往其中滴加稀盐酸,如果没有气泡产生,说明没有碳酸钠,(因为有碳酸钠会发生如下反应:2HCl + Na2CO3=2NaCl+ H2O+CO2↑会产生气泡)
第二种可能性的检验方法:检验剩余物中有Na2CO3而没有NaOH。具体做法是:取少量固体,往其中滴加稀盐酸,有气泡冒出,说明含有Na2CO3;另取少量固体,加水充分溶解,在所得溶液中加入过量的氯化钙(除去碳酸钠,因为碳酸钠呈碱性。反应的化学方程是:Na2CO3 +CaCl2= CaCO3↓+2NaCl),充分反应后过滤,在滤液中滴加酚酞溶液,不变色说明没有氢氧化钠。
第三种可能性的检验方法:上一种检验方法中酚酞变红,说明是氢氧化钠和碳酸钠的混合物。
[练习1] (2024秋•杭州期中)小科对实验室一瓶敞口放置的氢氧化钠固体进行探究:
(1)探究一:氢氧化钠固体是否变质
小科取少量氢氧化钠固体样品于试管中,加适量水溶液,滴加稀盐酸,产生大量气泡。根据以上实验现象可判断该样品 变质(选填“有”或“没有”)。
(2)探究二:氢氧化钠固体变质程度
经过交流讨论,小科设计了如下的实验方案:
实验操作
现象
结论
步骤1:取该溶液2mL于试管中,滴入过量氯化钡溶液
溶液变浑浊
部分变质
步骤2:静置,然后取上层清液放入试管中,滴入硫酸铁溶液
▲
(3)探究三:测定碳酸钠的质量分数
小科称取5g样品,按照如图所示装置测定样品中碳酸钠的质量分数实验,实验通过测量生成二氧化碳的体积计算出碳酸钠的质量分数。
①下列关于该实验装置的说法正确的是 。
A.若没有加入植物油,测定结果会偏小
B.广口瓶中的植物油和水必须装满,否则结果偏小
C.导气管a和b必须在二氧化碳将锥形瓶中的空气排净后才能连接
②已知CO2常温常压下的密度是1.97g/L,小科按照正确的实验步骤和操作测得进入量筒中水的体积为223mL,则该样品中碳酸钠的质量分数为 (计算结果精确到0.1%)
【解答】解:(1)小科取少量氢氧化钠固体样品于试管中,加适量水溶液,滴加稀盐酸,产生大量气泡,是因为稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳。根据以上实验现象可判断该样品已经变质。
故答案为:有。
(3)①A.若没有加入植物油,二氧化碳部分溶于水,导致测定结果会偏小,该选项正确。
B.广口瓶中的植物油和水不一定需要装满,是否装满不影响实验结果,该选项不正确。
C.导气管a和b不需要在二氧化碳将锥形瓶中的空气排净后才能连接,该选项不正确。
故答案为:A。
②按照正确的实验步骤和操作测得进入量筒中水的体积为223mL,说明生成二氧化碳体积是223mL,生成二氧化碳质量是1.97g/L×0.223L≈0.44g。
设该样品中碳酸钠的质量分数为x。
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
5gx 0.44g
x=21.2%
故答案为:21.2%。
[练习2] (2024秋•诸暨市校级月考)已知NaOH容易与空气中的CO2作用而变质。小明同学在实验室发现一瓶敞口放置的NaOH固体后,对这瓶NaOH固体变质情况进行了如下流程实验:(氯化钙溶液显中性)
回答下列问题:
(1)操作④的名称 。
(2)根据上述实验操作②现象,可以确定该固体 变质(选填“已”或“未”)。
(3)若测得溶液E的pH>7,则固体样品A的成分为 。(填化学式)
(4)若要除去NaOH溶液中混有的少量Na2CO3,则应加入适量的 。
【解答】解:(1)操作④是将难溶性固体和液体分离,则操作④的名称是过滤;
(2)②中滴加稀盐酸产生气体,是碳酸钠和稀盐酸反应产生的二氧化碳,则可以判断有碳酸钠存在,故氢氧化钠固体已变质;
(3)溶液B中加入过量的氯化钙溶液可以出去碳酸钠,若测得溶液E的pH>7,溶液显碱性,说明还有氢氧化钠,则固体样品A的成分为NaOH、Na2CO3;
(4)若要除去NaOH溶液中混有的少量Na2CO3,碳酸根离子会与钙离子或钡离子结合生成碳酸钙或碳酸钡沉淀,所以应加入适量的氢氧化钙溶液或氢氧化钡溶液。
故答案为:(1)过滤;
(2)已;
(3)NaOH、Na2CO3;
(4)氢氧化钙溶液或氢氧化钡溶液。
[练习3] (2024秋•萧山区月考)某科学兴趣小组在实验室发现一瓶装NaOH固体的瓶子胀破了,瓶口许多白色的固体露置在空气中。经过讨论,他们认为这瓶NaOH固体已经变质。于是他们对该固体中Na2CO3的含量进行了探究。
【提出问题】该固体中Na2CO3的质量分数是多少?
【实验原理】碳酸钠与稀硫酸反应会生成CO2,通过CO2质量算出Na2CO3质量,从而得到该固体中Na2CO3的含量。
【实验过程】
步骤Ⅰ:如图所示连接好装置(固定装置省略)。检查装置气密性,装入2.0g样品和足量15%的稀硫酸,并连接仪器。
步骤Ⅱ:倾斜Y形管,使样品充分反应,测得生成气体的体积并结合该气体的密度计算得质量为0.44g。
【分析与讨论】
(1)装置检查气密性时,把Y形管伸入热水中,若观察到量气管中液面发生变化,说明装置 。
(2)①使样品与硫酸充分反应的正确操作是 (填字母)。
A.硫酸溶液转移到样品中;
B.样品转移到硫酸溶液中。
②判断样品完全反应的现象是 。
(3)根据实验结果分析:固体中Na2CO3的质量分数为 。
【实验反思】
(4)下列说法正确的是 (填字母,多选)。
A.水槽中冷水的作用是防止反应放热导致实验结果不准确;
B.可以根据已有数据判断这瓶NaOH固体部分变质;
C.应向下移动水准管,使水准管中液面和量气管中液面一样高再读数。
【解答】解:(1)如图装置检查气密性的方法是:连接装置,把Y型管伸入热水中,如果量气管中液面发生变化,说明装置不漏气;
(2)①使样品与硫酸充分反应的正确操作是硫酸溶液转移到样品中,故选:A;
②判断样品完全反应的现象是固体全部溶解,不再有气泡产生;
(3)设样品中碳酸钠的质量分数为x。
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
106 44
2g×x 0.44g
x=53%
(4)A、水槽中冷水的作用是防止反应放热导致实验结果不准确,故正确;
B、2g的样品生成二氧化碳0.44g,所以这瓶NaOH固体部分变质,故正确;
C、应向下移动水准管,使水准管中液面和量气管中液面一样高再读数,故正确。
故选:ABC。
[练习4] (2024秋•西湖区校级月考)凄验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品,观察发现,样品表面有白色粉末。某底趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题1】该样品中含有哪些物质?
【提出猜想】通过分析,提出如下猜想:
猜想Ⅰ:已完全变质,该样品中只含Na2CO3。
猜想Ⅱ:部分变质,该样品中含有NaOH和Na2CO3。
【查阅资料】①碱性的Na2CO3溶液可以与中性的CaCl2溶液发生复分解反应.
②二氧化碳在饱和的碳酸氢钠溶液中几乎不溶解,在27℃、101kPa时的密度为1.8g•L﹣1。
【实验探究1】(1)为确定该样品的成分,小明设计了如下实验方案,请你一起完成下列实验报告。
实验操作
实验现象
实验结论
(a)取少量样品溶于水,加入 。
有白色沉淀产生
该样品中含有碳酸钠
(b)静置,向 。
证明猜想Ⅱ成立
【提出问题2】如何测量该部分变质样品中碳酸钠的质量分数?
【实验探究2】小红同学设计了如图1所示的装置(铁架台略去),在27℃、101kPa下按下列步骤进行实验:
①按图连接好装置。
②用托盘天平准确称取该样品2g,放入A中试管内,向B中集气瓶中倒入X溶液至瓶颈处。
③向分液漏斗中加入稀硫酸,打开活塞,让稀硫酸滴入试管中至过量,关闭活塞。反应结束后,量筒中收集到X溶液220mL。
(2)在实验步骤①和②之间,还缺少一实验步骤,该实验步骤是 。
(3)B中集气瓶盛装的X溶液应为 溶液。
(4)试管中原有的空气对实验结果 (选填“有”或“没有”)明显影响。
(5)变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为 (精确至1%)。
【解答】解:(1)(a)Na2CO3溶液与CaCl2溶液反应生成白色沉淀碳酸钙和氯化钠,实验结论是该样品中含有碳酸钠,实验现象是有白色沉淀产生,则取少量样品溶于水,加入过量的氯化钙溶液,除去碳酸钠;
(b)实验结论是证明猜想Ⅱ成立,即该样品中含有NaOH和Na2CO3,氢氧化钠溶液能使酚酞试液变红,则静置,向上层清液中加入酚酞试液,溶液变成红色,说明样品中还含有氢氧化钠,则证明猜想Ⅱ成立;
(2)有气体参与或生成的实验,连接好装置后,需要检查装置气密性,则在实验步骤①和②之间,还缺少一实验步骤,该实验步骤是检查装置气密性;
(3)本题的实验目的是通过测二氧化碳的体积来计算药品中碳酸钠的含量,则必须保证二氧化碳的准确性,由于二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液,则B中集气瓶盛装的X溶液应为饱和碳酸氢钠溶液;
(4)空气中含有的二氧化碳量很少,不会对实验结果产生大的影响,则试管中原有的空气对实验结果没有明显影响;
(5)220mL=0.22L,生成二氧化碳的质量为0.22L×1.8g•L﹣1=0.396g;
设样品中碳酸钠的质量为x,
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O
106 44
x 0.396g
x=0.954g
变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为100%≈48%。
二、氯离子 硫酸根的检验
Cl-:先向待测液中滴加AgNO3溶液,出现白色沉淀后再滴加稀HNO3,沉淀不消失。
相关的化学方程式: HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 (以HCl为例)。
SO42-:先向待测液中滴加Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀后再滴加稀HNO3,沉淀不消失。
相关的化学方程式:H2SO4+Ba(NO3)2=BaSO4↓+2HNO3(以H2SO4为例)。
⭐因为Ag2CO3和BaCO3均为难溶于水的白色沉淀,所以在检验Cl-和SO42-时,要先排除CO32-的干扰,故应在出现白色沉淀后再滴加稀HNO3,沉淀不消失,说明溶液中无CO32-。
[练习5] (2024秋•杭州期中)对于溶液中某些离子的检验及结论一定正确的是( )
A.加入稀盐酸,产生无色气体,则一定有
B.加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生,则一定有Cl﹣
C.加稀盐酸;无明显现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,则一定有
D.加入碳酸钠溶液,产生白色沉淀,再加稀盐酸,白色沉淀消失,则一定有Ba2+
【解答】解:A、加入稀盐酸产生无色气体,不一定有,还可能含有碳酸氢根离子,故选项说法错误。
B、加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生,不一定有Cl﹣,还可能含有碳酸根离子,故选项说法错误。
C、加入足量稀盐酸无明显现象,排除了银离子和碳酸根离子,加入氯化钡溶液生成白色沉淀沉淀,说明生成的沉淀为硫酸钡,则证明含有硫酸根离子,故选项说法正确。
D、加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,则沉淀可以是碳酸钙、碳酸钡等,加入盐酸可以溶解,无法确定是否含有钡离子,故选项说法错误。
故选:C。
[练习6] (2024秋•临平区月考)下列说法正确的是( )
A.能使无色酚酞变红的溶液一定是碱溶液
B.能与BaCl2反应生成白色沉淀的溶液中一定含有
C.检验Cl﹣的方法是向被检测的溶液中加入适量AgNO3溶液,出现白色沉淀证明有Cl﹣
D.等质量、等质量分数的稀硫酸和NaOH溶液充分反应后,所得溶液pH>7
【解答】解:A、无色酚酞遇碱性溶液变红,则能使酚酞变红的溶液不一定是碱溶液,也可能是盐溶液,比如碳酸钠溶液显缄性,也能使无色酚酞变红,故选项说法错误;
B、钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,氯离子和银离子反应生成氯化银沉淀,则能与BaCl2反应生成白色沉淀的溶液中不一定含有硫酸根离子,也可能是含有银离子,故选项说法错误;
C、检验Cl﹣的方法是向被检测的溶液中加入适量AgNO3溶液,再滴加稀硝酸,出现白色沉淀证明有Cl﹣,故选项说法错误;
D、由稀硫酸和氢氧化钠反应的化学方程式H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O可知,每98份质量的硫酸和80份质量的氢氧化钠恰好完全反应,则等质量、等质量分数的稀硫酸和NaOH溶液充分反应后,氢氧化钠有剩余,溶液pH>7,故选项说法正确;
故选:D。
[练习7] (2024秋•义乌市月考)小金进行了如下实验:则②的无色滤液中( )
①将稀盐酸分别滴入试管甲和乙中,如图所示
②将反应后甲、乙试管中的废液倒入一洁净的烧杯中,观察到先有气泡产生,后有白色沉淀生成,过滤后得到白色沉淀和无色滤液
③取少量滤液于试管中,滴加少量碳酸钠溶液,无明显现象
④取少量滤液于试管中,滴加少量盐酸,有气泡产生
A.一定含有NaCl和Na2CO3
B.可能含有NaCl、CaCl2和Na2CO3
C.一定含有NaCl和CaCl2
D.可能含有HCl
【解答】解:①将稀盐酸分别滴入试管甲和乙中,发生的反应是Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O,Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;则反应后甲试管中一定含有CaCl2,可能含有HCl或Ca(OH)2;反应后乙试管中一定含有NaCl,可能含有HCl或Na2CO3;
②将反应后甲、乙试管中的废液倒入一洁净的烧杯中,观察到先有气泡产生,推出废液中一定含有的物质是Na2CO3和HCl,发生的反应是Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑;后有白色沉淀生成,说明盐酸反应完,碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠,方程式为Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓,废液中还含有的物质是氯化钙,过滤后得到白色沉淀为碳酸钙,无色滤液中一定含有的物质是NaCl,可能含有的物质是CaCl2或Na2CO3;
③取少量滤液于试管中,滴加少量碳酸钠溶液,无明显现象,推出滤液中一定不含有的物质CaCl2;
④取少量滤液于试管中,滴加少量盐酸,有气泡产生,推出滤液一定还含有物质Na2CO3;
综合以上分析,②的无色滤液中包含的物质有NaCl、Na2CO3;
故选:A。
[练习8] (2023秋•拱墅区期末)某实验废液中可能含有Cl﹣、CO32﹣、SO42﹣、Na+、Mg2+、Fe3+六种离子中的几种。为确定废液中存在的离子,进行了下面实验:
①取少量废液,向废液中滴加NaOH溶液,有白色沉淀生成;
②另取少量废液,向其中滴加BaCl2溶液,无明显现象;
③再取少量废液,滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,加稀硝酸后沉淀不溶解。
请分析实验后回答:
(1)废液中一定含有的离子是 ,可能含有的离子是 ;
(2)有同学认为实验③可以省略,理由是 。
【解答】解:①取少量废液,向废液中滴加NaOH溶液,有白色沉淀生成,说明溶液中含有Mg2+,不含Fe3+;
②另取少量废液,向其中滴加BaCl2溶液,无明显现象,说明溶液中不含SO42﹣和CO32﹣;
③再取少量废液,滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,加稀硝酸后沉淀不溶解,说明溶液中含有Cl﹣。
(1)废液中一定含有的离子是Mg2+和Cl﹣,可能含有Na+;
(2)溶液对外是不显电性的,既有阴离子又有阳离子,步骤②向废液中加入BaCl2溶液无明显现象,说明溶液中一定没有SO42﹣和CO32﹣,故溶液中一定含有Cl﹣。
三、酸碱中和反应的验证
大多数酸与碱反应生成盐和水时,我们观察不到明显的外观现象(H2SO4+Ba(OH)2 =BaSO4↓+2H2O 等除外]。探究酸和碱之间发生反应的方法有以下几种:
(1)指示剂法。先在NaOH溶液中滴加酚酞溶液,溶液显红色,然后再逐滴滴加稀盐酸,若观察到红色逐渐消失,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生化学反应。
(2)pH试纸法。先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再向NaOH溶液中逐滴滴加稀盐酸,不断振荡溶液使其充分接触,同时多次测定混合溶液的pH,若测得溶液的pH逐渐减小且小于7, 则证明NaOH溶液与稀盐酸发生化学反应。
(3)热量变化法。化学反应通常伴随着能量的变化,所以可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。酸与碱的反应是放热反应,如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明NaOH溶液和稀盐酸发生了化学反应。而且氢氧化钠和盐酸恰好完全反应时放出的热量最多、温度最高。
(4)验证反应物的消失。如向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸,反应完全时,可向溶液中滴加CuSO4溶液,不再出现蓝色沉淀,说明NaOH已完全参加反应,反应发生。
[练习9] (2023秋•青田县期中)某科学兴趣小组的同学在做氢氧化钙与盐酸中和反应的实验时,忘记滴加指示剂,因而无法判断酸碱是否恰好完全反应。于是他们对反应后溶液中的溶质大胆提出猜想,并进行了以下探究,请你和他们一起完成下列实验报告:
【提出问题】该溶液中的溶质含有哪些成分?
【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
(1)【猜想与假设】
猜想Ⅰ:溶液中的溶质只有CaCl2;
猜想Ⅱ:溶液中的溶质有CaCl2和HCl;
猜想Ⅲ:溶液中的溶质有CaCl2和Ca(OH)2。
(2)用符号或文字表示酸碱中和反应的实质: 。为了验证哪一个猜想是正确的,同学们做了以下实验。
(3)【进行实验】
实验操作
实验现象
实验结论
①取少量反应后的溶液于试管中,滴加酚酞试液
猜想Ⅲ不正确
②再另取少量反应后的溶液于另一支试管中,向里面加入适量CaCO3粉末
有气泡生成
猜想 正确
(4)【拓展与迁移】下列物质中还可以代替实验操作②中的物质从而达到实验目的的是 。
A.紫色石蕊试液
B.AgNO3
C.Cu
D.CuO
【解答】解:(2)酸碱中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合生成水分子,符号或文字表示为H++OH﹣→H2O或氢离子+氢氧根离子→水。
故答案为:H++OH﹣→H2O或氢离子+氢氧根离子→水。
(3)
实验操作
实验现象
实验结论
①取少量反应后的溶液于试管中,滴加酚酞试液
溶液不变色,说明溶液中变化有氢氧化钙
猜想Ⅲ不正确
②再另取少量反应后的溶液于另一支试管中,向里面加入适量CaCO3粉末
有气泡生成,说明溶液中含有氯化氢
猜想Ⅱ正确
故答案为:溶液不变色;Ⅱ。
(4)下列物质中还可以代替实验操作②中的物质从而达到实验目的的是紫色石蕊试液(盐酸显酸性,能使石蕊变红色)、CuO(氧化铜能和盐酸反应生成氯化铜和水,过程中固体溶解,溶液由无色变蓝色)。
故答案为:AD。
[练习10] (2024秋•西湖区校级月考)酸、碱、盐是几类重要化合物,与人类日常生活和生产关系十分密切。
(1)兴趣小组按如图所示装置(气密性良好)进行实验。两个广口瓶中分别放有0.2g镁和铝,U型管两端液面相平,将等体积,等质量分数的足量稀盐酸同时加入广口瓶中,关闭活塞。反应结束,恢复至室温,U型管两端液面 (填“左高右低”“左低右高”或“相平”)。
(2)酸和碱能发生中和反应。为验证稀盐酸能和氢氧化钙发生反应,实验小组在不使用酸碱指示剂的情况下,进行如下探究:①取0.2g氢氧化钙粉末于试管中,加入1mL水,充分振荡,固体未完全溶解;②再加入2mL稀盐酸,充分振荡,得到澄清溶液;由此证明反应发生。小组同学讨论后认为上述实验不足以证明反应发生,原因是 。于是增加如下对照实验:重复上述实验①,再加入2mL ,充分振荡,观察到 ,最终证明了稀盐酸能和氢氧化钙发生反应。
【解答】解:(1)两个广口瓶中分别放有0.2g镁和铝,U型管两端液面相平,将等体积,等质量分数的足量稀盐酸同时加入广口瓶中,关闭活塞。金属完全反应产生氢气的质量为,则最终铝生成氢气的质量多,反应结束,恢复至室温,U型管两端液面左高右低。
(2)小组同学讨论后认为上述实验不足以证明反应发生,原因是稀盐酸中含水,加入稀盐酸后,也可能是未溶解的氢氧化钙继续溶于水,从而得到澄清溶液;可加入等体积的水进行对照实验,排除水的干扰,于是增加如下对照实验,重复上述实验①,再加入2mL水,充分振荡,观察到固体未完全溶解,最终证明了稀盐酸能和氢氧化钙发生反应。
故答案为:
(1)左高右低;
(2)稀盐酸中含水,加入稀盐酸后,也可能是未溶解的氢氧化钙继续溶于水,从而得到澄清溶液;水;固体未完全溶解。
[练习11] (2024秋•长兴县月考)在生活、生产中改良酸性土壤、中和酸性废水、治疗胃酸过多等均是酸碱中和反应原理的具体体现。在实验课上,同学们发现氢氧化钠溶液与稀硫酸反应的现象并不明显。如何证明它们发生中和反应了。
【方案一】甲同学利用酸碱指示剂的变色来证明两者反应。
步骤一:取一定量的氢氧化钠溶液于小烧杯中,滴加2—3滴无色酚酞试液;
步骤二:用胶头滴管吸取稀硫酸,逐滴滴入烧杯中,边滴边用玻璃棒搅拌,直至看到(1) 的现象时,甲同学认为两者恰好完全反应了。
【方案二】乙同学想利用水的生成来说明酸和碱反应。
【查阅资料】Ⅰ.变色硅胶吸水后由蓝色变为红色;Ⅱ.无水醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水。为验证中和反应有水生成,小组同学经过讨论设计了如图1所示的三个实验,请回答。
(2)证明无水醋酸与氢氧化钠反应的现象是 。
(3)实验过程中,观察到丙的U型管内液面左低右高,出现该现象的原因可能是无水醋酸与氢氧化钠反应时 。(选填放热或者吸热)
【方案三】丙同学考虑能否利用放热来证明两者反应。
他利用图2数字化实验设备研究稀硫酸与氢氧化钠溶液反应的过程,使用pH传感器和温度传感器测量反应过程中相关物理量的变化情况,得到图3和图4。
(4)下列说法正确的是 (填序号)。
A.图3中b点所示溶液中的溶质是硫酸钠和氢氧化钠
B.图3中c→d所示溶液中硫酸钠的质量不断增加
C.图4中e——f变化趋势说明该反应是放热反应
D.c点与f点对应溶液成分相同
【解答】解:(1)氢氧化钠溶液显碱性,能使无色酚酞溶液变红,硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水,反应完后溶液不再显碱性,红色褪去变为无色,所以当看到溶液由红色恰好变成无色的现象时,甲同学认为两者恰好完全反应了。故答案为:溶液由红色恰好变成无色;
(2)甲和乙中都没有水,所以变色硅胶不变色,且没有温度变化,U型管内液面保持不变,丙中醋酸与氢氧化钠反应后生成了水,硅胶吸水变色,此时看到硅胶变为红色,并且该反应放热,内部温度升高,将U型管内的水压向右侧,看到液面左低右高。故答案为:甲、乙中变色硅胶是蓝色,U型管内液面不变化,丙中变色硅胶变红色,且U型管内液面左低右高;
(3)氢氧化钠固体溶解时放热,也会造成内部温度升高,压强增大,使U型管内液面左低右高。故答案为:氢氧化钠固体溶解时放热;
(4)A、硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水,图3中b点pH大于7,显碱性,说明此时氢氧化钠过量,溶质为生成的硫酸钠和过量的氢氧化钠,故选项说法正确;
B、图3中c点时pH等于7,说明此时硫酸和氢氧化钠恰好完全反应,c→d的过程中pH逐渐小于7,说明此时硫酸过量,硫酸钠的质量不会再增加,故选项说法错误;
C、图4中e→f过程中温度升高,说明反应放出热量,属于放热反应,故选项说法正确;
D、c点时pH等于7,说明此时硫酸和氢氧化钠恰好完全反应,反应温度达到最高,对于图4中f点,故选项说法正确;
故选:ACD。
[练习12] (2023秋•江北区期中)酸碱中和反应是初中阶段重要的一类反应,某小组用一定浓度的NaOH溶液和一定浓度的盐酸反应来进行相关探究。
实验探究I:相同条件下往50mL一定浓度的NaOH溶液中滴加50mL一定浓度的盐酸,并不断搅拌,观察到溶液的温度升高,由此现象得出两者能发生反应的结论。通过查阅相关资料后,发现此结论不够严谨,设计了下列3个对比实验:
①50mL一定浓度的盐酸与50mL蒸馏水混合,测量溶液温度的变化。
②50mL一定浓度的NaOH溶液与50mL蒸馏水混合,测量溶液温度的变化。
③50mL一定浓度的盐酸与50mL一定浓度的NaOH溶液混合,测量溶液温度的变化。
用数字化实验技术测得以上3个实验的溶液温度随时间变化的关系如图所示。
(1)由图可知,盐酸、NaOH溶液稀释时均 (填“放热”或“吸热”),它们稀释时温度的变化量 (填“大于”、“等于”、“小于”)两溶液混合时温度的变化量。
(2)从微观角度分析,此中和反应的温度变化主要是由于 (填离子符号)两种离子发生反应放出热量的缘故。
实验探究Ⅱ:
①往装有50mL一定浓度NaOH溶液的烧杯中先滴入几滴无色酚酞,再逐滴加入一定浓度的盐酸,溶液颜色由红色恰好变为无色时,可说明两者发生了反应。
②取一定量反应后的无色溶液加热蒸发,“意外”发现溶液由无色又变成红色。同学们对此红色溶液中溶质的成分(酚酞除外)进行再探究。
查阅资料:酚酞在pH<8.2的溶液中呈无色,在8.2<pH<14的溶液中呈红色。
作出猜想:猜想一:NaCl猜想二:NaCl、NaOH猜想三:NaCl、NaOH和 Na2CO3。
(3)大家认为猜想一是错误的,理由是 。
(4)实验验证:取少量样品溶液于试管中, (填实验操作及现象),猜想三错误;
原因分析:反应后无色溶液中仍存在少量NaOH,加热蒸发,当溶液的pH在一定范围内,溶液的颜色变红。
(5)总结反思:向某弱碱性溶液中滴加2~3滴无色酚酞试液,振荡后溶液的颜色 变红。(填“一定”或“不一定”)
【解答】解:Ⅰ.(1)分析曲线①②可知,盐酸、NaOH溶液稀释时均放热,综合分析曲线①②③可知,它们稀释时温度的变化量远小于两溶液混合时温度的变化量;
(2)中和反应的实质是H+和OH﹣结合生成水,则从微观角度分析,此中和反应的温度变化主要是由于H+、OH﹣两种离子发生反应放出热量的缘故;
Ⅱ.(3)溶液显红色,所以不可能是刚好完全反应生成氯化钠;
(4)实验验证:碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,则取少量样品溶液于试管中,滴加足量稀盐酸,无气泡产生,说明不含有碳酸钠,猜想三错误;
(5)依据题意可知,酚酞在pH<8.2的溶液中呈无色,在8.2<pH<14的溶液中呈红色,向某弱碱性溶液中滴加2~3滴无色酚酞试液,振荡后溶液的颜色不一定变红。
四、复分解反应
(1)概念:两种化合物互相交换成分生成两种新化合物的反应(通式表示为AB+CD → AD+CB )。
(2)特点:复分解反应交换成分,但反应前后各元素的化合价不变。
(3)复分解反应发生的条件
反应类型
反应物条件
生成物条件
酸+碱
至少一种可溶
需具备下列三个条件中至少-一个:
①有沉淀生成
②有气体生成
③有水生成
碱+盐
二者都可溶
盐+盐
二者都可溶
盐+酸
酸必须可溶
(4)复分解反应实质:发生复分解反应的两种物质在水溶液中相互交换离子,结合成难电离的物质——沉淀、气体和水。
[练习13] (2024秋•义乌市月考)向一定量的碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸的相关图像如图。下列有关说法正确的是( )
A.X可表示NaCl或CO2或H2O
B.a点对应的溶液中有两种溶质
C.b、c两点对应的溶液中阳离子相同
D.若X表示CO2,m为8.8,则所加稀盐酸的溶质质量分数为7.3%
【解答】解:A、X随着盐酸加入质量增加而增加,而最后保持不变,说明刚开始溶液中不存在,盐酸过量后该物质不再增加,盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水,而水一直在溶液中,开始不是零,所以X不能表示水,且稀盐酸含有水,最后水的质量也会一直增大,选项A错误;
B、a点过后X质量还在增加,说明盐酸量少,此时碳酸氢钠有剩余,溶质为氯化钠和碳酸氢钠,选项B正确;
C、b点恰好完全反应,此时盐酸没有剩余,溶液只含有氯化钠一种溶质,阳离子为钠离子,而c点时盐酸过量,阳离子为钠离子和氢离子,选项C错误;
D、设此时消耗氯化氢质量为m,
HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑
36.5 44
m 8.8g
m=7.3g,稀盐酸质量分数14.6%,选项D错误;
故选:B。
[练习14] (2024秋•西湖区校级月考)向一定质量CaCl2和HCl的混合溶液中逐滴加入溶质质量分数为10.0%的Na2CO3溶液。反应过程中加入的Na2CO3溶液的质量与产生沉淀或气体的质量关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.图中0a段表示生成气体的过程
B.b点溶液中溶质有2种
C.c点溶液的pH>7
D.x值为106.0
【解答】解:A、向一定质量CaCl2和HCl的混合溶液中逐滴加入溶质质量分数为10.0%的Na2CO3溶液,加入的碳酸钠溶液先与盐酸反应,图中0a段表示生成气体的过程,故选项说法正确。
B、b点时氯化钙和碳酸钠溶液恰好完全反应后,含有NaCl一种溶质,故选项说法错误。
C、c点的溶液是与氯化钙恰好完全反应后继续向溶液中滴加碳酸钠溶液,含有Na2CO3、NaCl两种溶质,由于Na2CO3显碱性,NaCl显中性,混合溶液显碱性,c点溶液的pH>7,故选项说法正确。
D、由图示可知碳酸钠与盐酸反应生成气体2.2g,碳酸钠与氯化钙反应生成沉淀5.0g。
设生成2.2g气体所需的Na2CO3的质量为x,生成沉淀5.0g所需Na2CO3的质量为y。
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
x 2.2g
x=5.3g
CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaCl
106 100
y 5.0g
y=5.3g
x值为(5.3g+5.3g)÷10.0%=106.0g,故选项说法正确。
故选:B。
[练习15] 图1表示向一定量氯化钙和稀盐酸的混合溶液中滴加碳酸钠溶液,横坐标表示加入的碳酸钠溶液的质量,纵坐标表示实验中得到的沉淀或气体的质量;图2表示一定体积的气体X和不同体积的氧气反应(若反应生成水,水为液态),横坐标表示通入的氧气体积;纵坐标表示反应后气体的总体积(反应前、后的温度与压强相同.同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数).
下列叙述中正确的是( )
①图1中Oa段表示实验中沉淀质量的变化情况
②图1中c点表示上述混合溶液与碳酸钠溶液恰好完全反应
③由图2可知,反应前X的体积为2L
a) ④由图2可知,x可能是C0或CH
A.①④ B.②③ C.①②④ D.②③④
【解答】解:图一:根据图一可知一开始没有产生沉淀原因是加入的碳酸钠先与盐酸反应,则Oa段是气体质量的变化,当把盐酸消耗完了,才开始与氯化钙反应,开始生成沉淀,则bc段即是沉淀质量的变化,达到c点沉淀量最大,氯化钙已完全反应,故①错误②正确。
图二:由图二可知反应开始气体的体积是2L即是X的体积,反应一段时间后气体的体积不会变化即气体的分子个数不变,反应完全后气体的体积随着氧气的加入不断变大,由于2CO+O22CO2的反应中气体的一氧化碳分子个数是2变成2个分子,CH4+2O2CO2+2H2O反应前甲烷分子的个数是1反应后气体的二氧化碳分子个数是1,两种情况都会使气体的体积均无变化。但如果是一氧化碳则氧气体积是一升时二升一氧化碳完全消耗,再加入氧气体积即会上升,与图象不符,故不正确,而甲烷则是在消耗氧气到4升时才完全反应完,再加入氧气,则混合后气体的体积才有可能上升,图象与过程符合故③正确④错误。
故选:B。
[练习16] (2024•杭州模拟)如图1所示,小瑾将反应后试管中的物质全部倒入烧杯时,发现烧杯内白色沉淀明显增多。为了探究烧杯内物质的成分,她立即向其中逐滴加入稀硝酸,并不断搅拌,烧杯内沉淀的质量随加入稀硝酸的质量变化如图2所示。
回答下列问题:
(1)图1所示,烧杯内的白色沉淀是 (写化学式)。
(2)BC段发生反应的化学方程式为 。
(3)A点,烧杯内的溶液中一定大量含有的离子为 (写离子符号)。B点,烧杯内的沉淀由 种物质组成。
(4)检验D点溶液中含有氯离子的方法 。
【解答】解:(1)图1所示,烧杯内的白色沉淀是氯化钡和硫酸钠、碳酸钠反应生成的硫酸钡、碳酸钡。
故填:BaSO4、BaCO3。
(2)BC段,碳酸钡和稀硝酸反应生成硝酸钡、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为:BaCO3+2HNO3═Ba(NO3)2+H2O+CO2↑。
故填:BaCO3+2HNO3═Ba(NO3)2+H2O+CO2↑。
(3)A﹣B过程中,沉淀质量增大,是因为稀硝酸和碳酸钡反应生成硝酸钡、水和二氧化碳,硝酸钡和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钠,A点,烧杯内的溶液中一定大量含有的物质是氯化钠和硫酸钠,存在离子为Na+、Cl﹣、SO42﹣;
B点,烧杯内的沉淀由2种物质组成,即碳酸钡和硫酸钡。
故填:Na+、Cl﹣、SO42﹣;2。
(4)检验D点溶液中含有氯离子的方法:静置,取上层清液少许于一只洁净的试管中,向其中滴加硝酸银溶液,有白色沉淀生成。
故填:静置,取上层清液少许于一只洁净的试管中,向其中滴加硝酸银溶液,有白色沉淀生成。
五、离子共存
离子检验的常用试剂
H+和OH-:紫色石蕊试液或pH试纸。
OH-:无色酚酞试液(可鉴别碱性溶液)——变红。
Cl-:AgNO3溶液和稀HNO3——有白色沉淀。
SO42-:BaCl2溶液和稀HNO3——有白色沉淀。
CO32-:稀HCl和石灰水——有CO2↑。
PO43-:AgNO3溶液——有黄色沉淀。
NH4+:强碱溶液(NaOH)——有NH3↑。使湿润红色石蕊试纸变蓝。
也就是上述两者离子相遇即会发生复分解反应不能共存。也要注意题目中的隐含条件,如pH<7,表示溶液中存在很多氢离子
[练习17] (2024秋•上城区期中)甲、乙两化工厂分布如图所示,箭头代表水流方向。如果在a处取得水样,经检测含有的阴离子是OH﹣、。在c处取得水样,经检测pH=7,且只含有少量NaCl。若已知b处水中含有的物质是BaCl2、HCl,则a处水样含有的阳离子是( )
A.Mg2+ B.Na+ C.H+ D.Ba2+
【解答】解:根据题意可知,在a处取得水样经检测含有的阴离子是OH﹣、。在c处取得水样经检测pH=7,且只含有少量NaCl。若已知b处水中含有的物质是BaCl2、HCl,则a处水样含有的物质要将Ba2+、H+,镁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化镁沉淀,钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,所以a处水样含有的阳离子不能是Mg2+、H+、Ba2+,只能是选项中的Na+。
故选:B。
[练习18] (2024秋•鄞州区月考)下列各组离子在溶液中能大量共存的是( )
A.Na+、Cl﹣、
B.Na+、Ba2+、
C.Ca2+、、
D.Ag+、K+、Cl﹣
【解答】解:A、三种离子间不能结合成沉淀、气体或水,能在溶液中大量共存,故选项正确。
B、钡离子与硫酸根离子能结合成硫酸钡沉淀,不能在溶液中大量共存,故选项错误。
C、钙离子与碳酸根离子能结合成碳酸钙沉淀,不能在溶液中大量共存,故选项错误。
D、银离子与氯离子能结合成氯化银沉淀,不能在溶液中大量共存,故选项错误。
故选:A。
[练习19] (2024秋•东阳市月考)下列各组离子能大量共存且为无色溶液的是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】解:A、五种离子间不能结合生成沉淀或气体或水,能大量共存,但Cu2+的水溶液显蓝色,故选项错误。
B、H+、OH﹣两种离子能结合生成水,不能大量共存,故选项错误。
C、与H+两种离子能结合生成水和二氧化碳,不能大量共存,故选项错误。
D、五种离子间不能结合生成沉淀或气体或水,能大量共存,且不存在有色离子,故选项正确。
故选:D。
[练习20] (2024秋•杭州期中)某无色透明的溶液,在pH=1和pH=13的条件下都能大量共存的是( )
A.Fe2+、K+、、
B.Mg2+、、、Cl﹣
C.Ba2+、Na+、、
D.Na+、K+、、
【解答】解:A、Fe2+ 和OH﹣离子会结合生成沉淀,故A不合题意;
B、Mg2+ 和OH﹣离子会结合生成沉淀,故B不合题意;
C、Ba2+ 和 结合生成硫酸钡沉淀,故C不合题意;
D、四种离子在酸性和碱性环境中不会生成气体、沉淀和水,因此可以共存,故D符合题意。
故选:D。
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专题一 酸碱盐综合
一、变质问题 1
二、氯离子 硫酸根的检验 7
三、酸碱中和反应的验证 9
四、复分解反应 15
五、离子共存 19
一、变质问题
氢氧化钠暴露在空气中会吸收空气中的二氧化碳而变质,2NaOH + CO2=Na2CO3+ H2O,所以,氢氧化钠暴露在空气中一段时间后,剩余物的可能组成有:
(1)全部是NaOH(一点都没变质);
(2)全部是Na2CO3(全部变质);
(3)是NaOH和Na2CO3的混合物(部分变质)。
第一种可能性的检验方法:检验剩余物中没有Na2CO3。具体做法是:取少量固体,往其中滴加稀盐酸,如果没有气泡产生,说明没有碳酸钠,(因为有碳酸钠会发生如下反应:2HCl + Na2CO3=2NaCl+ H2O+CO2↑会产生气泡)
第二种可能性的检验方法:检验剩余物中有Na2CO3而没有NaOH。具体做法是:取少量固体,往其中滴加稀盐酸,有气泡冒出,说明含有Na2CO3;另取少量固体,加水充分溶解,在所得溶液中加入过量的氯化钙(除去碳酸钠,因为碳酸钠呈碱性。反应的化学方程是:Na2CO3 +CaCl2= CaCO3↓+2NaCl),充分反应后过滤,在滤液中滴加酚酞溶液,不变色说明没有氢氧化钠。
第三种可能性的检验方法:上一种检验方法中酚酞变红,说明是氢氧化钠和碳酸钠的混合物。
[练习1] (2024秋•杭州期中)小科对实验室一瓶敞口放置的氢氧化钠固体进行探究:
(1)探究一:氢氧化钠固体是否变质
小科取少量氢氧化钠固体样品于试管中,加适量水溶液,滴加稀盐酸,产生大量气泡。根据以上实验现象可判断该样品 变质(选填“有”或“没有”)。
(2)探究二:氢氧化钠固体变质程度
经过交流讨论,小科设计了如下的实验方案:
实验操作
现象
结论
步骤1:取该溶液2mL于试管中,滴入过量氯化钡溶液
溶液变浑浊
部分变质
步骤2:静置,然后取上层清液放入试管中,滴入硫酸铁溶液
▲
(3)探究三:测定碳酸钠的质量分数
小科称取5g样品,按照如图所示装置测定样品中碳酸钠的质量分数实验,实验通过测量生成二氧化碳的体积计算出碳酸钠的质量分数。
①下列关于该实验装置的说法正确的是 。
A.若没有加入植物油,测定结果会偏小
B.广口瓶中的植物油和水必须装满,否则结果偏小
C.导气管a和b必须在二氧化碳将锥形瓶中的空气排净后才能连接
②已知CO2常温常压下的密度是1.97g/L,小科按照正确的实验步骤和操作测得进入量筒中水的体积为223mL,则该样品中碳酸钠的质量分数为 (计算结果精确到0.1%)
[练习2] (2024秋•诸暨市校级月考)已知NaOH容易与空气中的CO2作用而变质。小明同学在实验室发现一瓶敞口放置的NaOH固体后,对这瓶NaOH固体变质情况进行了如下流程实验:(氯化钙溶液显中性)
回答下列问题:
(1)操作④的名称 。
(2)根据上述实验操作②现象,可以确定该固体 变质(选填“已”或“未”)。
(3)若测得溶液E的pH>7,则固体样品A的成分为 。(填化学式)
(4)若要除去NaOH溶液中混有的少量Na2CO3,则应加入适量的 。
[练习3] (2024秋•萧山区月考)某科学兴趣小组在实验室发现一瓶装NaOH固体的瓶子胀破了,瓶口许多白色的固体露置在空气中。经过讨论,他们认为这瓶NaOH固体已经变质。于是他们对该固体中Na2CO3的含量进行了探究。
【提出问题】该固体中Na2CO3的质量分数是多少?
【实验原理】碳酸钠与稀硫酸反应会生成CO2,通过CO2质量算出Na2CO3质量,从而得到该固体中Na2CO3的含量。
【实验过程】
步骤Ⅰ:如图所示连接好装置(固定装置省略)。检查装置气密性,装入2.0g样品和足量15%的稀硫酸,并连接仪器。
步骤Ⅱ:倾斜Y形管,使样品充分反应,测得生成气体的体积并结合该气体的密度计算得质量为0.44g。
【分析与讨论】
(1)装置检查气密性时,把Y形管伸入热水中,若观察到量气管中液面发生变化,说明装置 。
(2)①使样品与硫酸充分反应的正确操作是 (填字母)。
A.硫酸溶液转移到样品中;
B.样品转移到硫酸溶液中。
②判断样品完全反应的现象是 。
(3)根据实验结果分析:固体中Na2CO3的质量分数为 。
【实验反思】
(4)下列说法正确的是 (填字母,多选)。
A.水槽中冷水的作用是防止反应放热导致实验结果不准确;
B.可以根据已有数据判断这瓶NaOH固体部分变质;
C.应向下移动水准管,使水准管中液面和量气管中液面一样高再读数。
[练习4] (2024秋•西湖区校级月考)凄验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品,观察发现,样品表面有白色粉末。某底趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题1】该样品中含有哪些物质?
【提出猜想】通过分析,提出如下猜想:
猜想Ⅰ:已完全变质,该样品中只含Na2CO3。
猜想Ⅱ:部分变质,该样品中含有NaOH和Na2CO3。
【查阅资料】①碱性的Na2CO3溶液可以与中性的CaCl2溶液发生复分解反应.
②二氧化碳在饱和的碳酸氢钠溶液中几乎不溶解,在27℃、101kPa时的密度为1.8g•L﹣1。
【实验探究1】(1)为确定该样品的成分,小明设计了如下实验方案,请你一起完成下列实验报告。
实验操作
实验现象
实验结论
(a)取少量样品溶于水,加入 。
有白色沉淀产生
该样品中含有碳酸钠
(b)静置,向 。
证明猜想Ⅱ成立
【提出问题2】如何测量该部分变质样品中碳酸钠的质量分数?
【实验探究2】小红同学设计了如图1所示的装置(铁架台略去),在27℃、101kPa下按下列步骤进行实验:
①按图连接好装置。
②用托盘天平准确称取该样品2g,放入A中试管内,向B中集气瓶中倒入X溶液至瓶颈处。
③向分液漏斗中加入稀硫酸,打开活塞,让稀硫酸滴入试管中至过量,关闭活塞。反应结束后,量筒中收集到X溶液220mL。
(2)在实验步骤①和②之间,还缺少一实验步骤,该实验步骤是 。
(3)B中集气瓶盛装的X溶液应为 溶液。
(4)试管中原有的空气对实验结果 (选填“有”或“没有”)明显影响。
(5)变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为 (精确至1%)。
二、氯离子 硫酸根的检验
Cl-:先向待测液中滴加AgNO3溶液,出现白色沉淀后再滴加稀HNO3,沉淀不消失。
相关的化学方程式: HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 (以HCl为例)。
SO42-:先向待测液中滴加Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀后再滴加稀HNO3,沉淀不消失。
相关的化学方程式:H2SO4+Ba(NO3)2=BaSO4↓+2HNO3(以H2SO4为例)。
⭐因为Ag2CO3和BaCO3均为难溶于水的白色沉淀,所以在检验Cl-和SO42-时,要先排除CO32-的干扰,故应在出现白色沉淀后再滴加稀HNO3,沉淀不消失,说明溶液中无CO32-。
[练习5] (2024秋•杭州期中)对于溶液中某些离子的检验及结论一定正确的是( )
A.加入稀盐酸,产生无色气体,则一定有
B.加入AgNO3溶液,有白色沉淀产生,则一定有Cl﹣
C.加稀盐酸;无明显现象,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,则一定有
D.加入碳酸钠溶液,产生白色沉淀,再加稀盐酸,白色沉淀消失,则一定有Ba2+
[练习6] (2024秋•临平区月考)下列说法正确的是( )
A.能使无色酚酞变红的溶液一定是碱溶液
B.能与BaCl2反应生成白色沉淀的溶液中一定含有
C.检验Cl﹣的方法是向被检测的溶液中加入适量AgNO3溶液,出现白色沉淀证明有Cl﹣
D.等质量、等质量分数的稀硫酸和NaOH溶液充分反应后,所得溶液pH>7
[练习7] (2024秋•义乌市月考)小金进行了如下实验:则②的无色滤液中( )
①将稀盐酸分别滴入试管甲和乙中,如图所示
②将反应后甲、乙试管中的废液倒入一洁净的烧杯中,观察到先有气泡产生,后有白色沉淀生成,过滤后得到白色沉淀和无色滤液
③取少量滤液于试管中,滴加少量碳酸钠溶液,无明显现象
④取少量滤液于试管中,滴加少量盐酸,有气泡产生
A.一定含有NaCl和Na2CO3
B.可能含有NaCl、CaCl2和Na2CO3
C.一定含有NaCl和CaCl2
D.可能含有HCl
[练习8] (2023秋•拱墅区期末)某实验废液中可能含有Cl﹣、CO32﹣、SO42﹣、Na+、Mg2+、Fe3+六种离子中的几种。为确定废液中存在的离子,进行了下面实验:
①取少量废液,向废液中滴加NaOH溶液,有白色沉淀生成;
②另取少量废液,向其中滴加BaCl2溶液,无明显现象;
③再取少量废液,滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,加稀硝酸后沉淀不溶解。
请分析实验后回答:
(1)废液中一定含有的离子是 ,可能含有的离子是 ;
(2)有同学认为实验③可以省略,理由是 。
三、酸碱中和反应的验证
大多数酸与碱反应生成盐和水时,我们观察不到明显的外观现象(H2SO4+Ba(OH)2 =BaSO4↓+2H2O 等除外]。探究酸和碱之间发生反应的方法有以下几种:
(1)指示剂法。先在NaOH溶液中滴加酚酞溶液,溶液显红色,然后再逐滴滴加稀盐酸,若观察到红色逐渐消失,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生化学反应。
(2)pH试纸法。先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再向NaOH溶液中逐滴滴加稀盐酸,不断振荡溶液使其充分接触,同时多次测定混合溶液的pH,若测得溶液的pH逐渐减小且小于7, 则证明NaOH溶液与稀盐酸发生化学反应。
(3)热量变化法。化学反应通常伴随着能量的变化,所以可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。酸与碱的反应是放热反应,如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明NaOH溶液和稀盐酸发生了化学反应。而且氢氧化钠和盐酸恰好完全反应时放出的热量最多、温度最高。
(4)验证反应物的消失。如向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸,反应完全时,可向溶液中滴加CuSO4溶液,不再出现蓝色沉淀,说明NaOH已完全参加反应,反应发生。
[练习9] (2023秋•青田县期中)某科学兴趣小组的同学在做氢氧化钙与盐酸中和反应的实验时,忘记滴加指示剂,因而无法判断酸碱是否恰好完全反应。于是他们对反应后溶液中的溶质大胆提出猜想,并进行了以下探究,请你和他们一起完成下列实验报告:
【提出问题】该溶液中的溶质含有哪些成分?
【查阅资料】CaCl2溶液呈中性。
(1)【猜想与假设】
猜想Ⅰ:溶液中的溶质只有CaCl2;
猜想Ⅱ:溶液中的溶质有CaCl2和HCl;
猜想Ⅲ:溶液中的溶质有CaCl2和Ca(OH)2。
(2)用符号或文字表示酸碱中和反应的实质: 。为了验证哪一个猜想是正确的,同学们做了以下实验。
(3)【进行实验】
实验操作
实验现象
实验结论
①取少量反应后的溶液于试管中,滴加酚酞试液
猜想Ⅲ不正确
②再另取少量反应后的溶液于另一支试管中,向里面加入适量CaCO3粉末
有气泡生成
猜想 正确
(4)【拓展与迁移】下列物质中还可以代替实验操作②中的物质从而达到实验目的的是 。
A.紫色石蕊试液
B.AgNO3
C.Cu
D.CuO
[练习10] (2024秋•西湖区校级月考)酸、碱、盐是几类重要化合物,与人类日常生活和生产关系十分密切。
(1)兴趣小组按如图所示装置(气密性良好)进行实验。两个广口瓶中分别放有0.2g镁和铝,U型管两端液面相平,将等体积,等质量分数的足量稀盐酸同时加入广口瓶中,关闭活塞。反应结束,恢复至室温,U型管两端液面 (填“左高右低”“左低右高”或“相平”)。
(2)酸和碱能发生中和反应。为验证稀盐酸能和氢氧化钙发生反应,实验小组在不使用酸碱指示剂的情况下,进行如下探究:①取0.2g氢氧化钙粉末于试管中,加入1mL水,充分振荡,固体未完全溶解;②再加入2mL稀盐酸,充分振荡,得到澄清溶液;由此证明反应发生。小组同学讨论后认为上述实验不足以证明反应发生,原因是 。于是增加如下对照实验:重复上述实验①,再加入2mL ,充分振荡,观察到 ,最终证明了稀盐酸能和氢氧化钙发生反应。
[练习11] (2024秋•长兴县月考)在生活、生产中改良酸性土壤、中和酸性废水、治疗胃酸过多等均是酸碱中和反应原理的具体体现。在实验课上,同学们发现氢氧化钠溶液与稀硫酸反应的现象并不明显。如何证明它们发生中和反应了。
【方案一】甲同学利用酸碱指示剂的变色来证明两者反应。
步骤一:取一定量的氢氧化钠溶液于小烧杯中,滴加2—3滴无色酚酞试液;
步骤二:用胶头滴管吸取稀硫酸,逐滴滴入烧杯中,边滴边用玻璃棒搅拌,直至看到(1) 的现象时,甲同学认为两者恰好完全反应了。
【方案二】乙同学想利用水的生成来说明酸和碱反应。
【查阅资料】Ⅰ.变色硅胶吸水后由蓝色变为红色;Ⅱ.无水醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水。为验证中和反应有水生成,小组同学经过讨论设计了如图1所示的三个实验,请回答。
(2)证明无水醋酸与氢氧化钠反应的现象是 。
(3)实验过程中,观察到丙的U型管内液面左低右高,出现该现象的原因可能是无水醋酸与氢氧化钠反应时 。(选填放热或者吸热)
【方案三】丙同学考虑能否利用放热来证明两者反应。
他利用图2数字化实验设备研究稀硫酸与氢氧化钠溶液反应的过程,使用pH传感器和温度传感器测量反应过程中相关物理量的变化情况,得到图3和图4。
(4)下列说法正确的是 (填序号)。
A.图3中b点所示溶液中的溶质是硫酸钠和氢氧化钠
B.图3中c→d所示溶液中硫酸钠的质量不断增加
C.图4中e——f变化趋势说明该反应是放热反应
D.c点与f点对应溶液成分相同
[练习12] (2023秋•江北区期中)酸碱中和反应是初中阶段重要的一类反应,某小组用一定浓度的NaOH溶液和一定浓度的盐酸反应来进行相关探究。
实验探究I:相同条件下往50mL一定浓度的NaOH溶液中滴加50mL一定浓度的盐酸,并不断搅拌,观察到溶液的温度升高,由此现象得出两者能发生反应的结论。通过查阅相关资料后,发现此结论不够严谨,设计了下列3个对比实验:
①50mL一定浓度的盐酸与50mL蒸馏水混合,测量溶液温度的变化。
②50mL一定浓度的NaOH溶液与50mL蒸馏水混合,测量溶液温度的变化。
③50mL一定浓度的盐酸与50mL一定浓度的NaOH溶液混合,测量溶液温度的变化。
用数字化实验技术测得以上3个实验的溶液温度随时间变化的关系如图所示。
(1)由图可知,盐酸、NaOH溶液稀释时均 (填“放热”或“吸热”),它们稀释时温度的变化量 (填“大于”、“等于”、“小于”)两溶液混合时温度的变化量。
(2)从微观角度分析,此中和反应的温度变化主要是由于 (填离子符号)两种离子发生反应放出热量的缘故。
实验探究Ⅱ:
①往装有50mL一定浓度NaOH溶液的烧杯中先滴入几滴无色酚酞,再逐滴加入一定浓度的盐酸,溶液颜色由红色恰好变为无色时,可说明两者发生了反应。
②取一定量反应后的无色溶液加热蒸发,“意外”发现溶液由无色又变成红色。同学们对此红色溶液中溶质的成分(酚酞除外)进行再探究。
查阅资料:酚酞在pH<8.2的溶液中呈无色,在8.2<pH<14的溶液中呈红色。
作出猜想:猜想一:NaCl猜想二:NaCl、NaOH猜想三:NaCl、NaOH和 Na2CO3。
(3)大家认为猜想一是错误的,理由是 。
(4)实验验证:取少量样品溶液于试管中, (填实验操作及现象),猜想三错误;
原因分析:反应后无色溶液中仍存在少量NaOH,加热蒸发,当溶液的pH在一定范围内,溶液的颜色变红。
(5)总结反思:向某弱碱性溶液中滴加2~3滴无色酚酞试液,振荡后溶液的颜色 变红。(填“一定”或“不一定”)
四、复分解反应
(1)概念:两种化合物互相交换成分生成两种新化合物的反应(通式表示为AB+CD → AD+CB )。
(2)特点:复分解反应交换成分,但反应前后各元素的化合价不变。
(3)复分解反应发生的条件
反应类型
反应物条件
生成物条件
酸+碱
至少一种可溶
需具备下列三个条件中至少-一个:
①有沉淀生成
②有气体生成
③有水生成
碱+盐
二者都可溶
盐+盐
二者都可溶
盐+酸
酸必须可溶
(4)复分解反应实质:发生复分解反应的两种物质在水溶液中相互交换离子,结合成难电离的物质——沉淀、气体和水。
[练习13] (2024秋•义乌市月考)向一定量的碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸的相关图像如图。下列有关说法正确的是( )
A.X可表示NaCl或CO2或H2O
B.a点对应的溶液中有两种溶质
C.b、c两点对应的溶液中阳离子相同
D.若X表示CO2,m为8.8,则所加稀盐酸的溶质质量分数为7.3%
[练习14] (2024秋•西湖区校级月考)向一定质量CaCl2和HCl的混合溶液中逐滴加入溶质质量分数为10.0%的Na2CO3溶液。反应过程中加入的Na2CO3溶液的质量与产生沉淀或气体的质量关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.图中0a段表示生成气体的过程
B.b点溶液中溶质有2种
C.c点溶液的pH>7
D.x值为106.0
[练习15] 图1表示向一定量氯化钙和稀盐酸的混合溶液中滴加碳酸钠溶液,横坐标表示加入的碳酸钠溶液的质量,纵坐标表示实验中得到的沉淀或气体的质量;图2表示一定体积的气体X和不同体积的氧气反应(若反应生成水,水为液态),横坐标表示通入的氧气体积;纵坐标表示反应后气体的总体积(反应前、后的温度与压强相同.同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数).
下列叙述中正确的是( )
①图1中Oa段表示实验中沉淀质量的变化情况
②图1中c点表示上述混合溶液与碳酸钠溶液恰好完全反应
③由图2可知,反应前X的体积为2L
a) ④由图2可知,x可能是C0或CH
A.①④ B.②③ C.①②④ D.②③④
[练习16] (2024•杭州模拟)如图1所示,小瑾将反应后试管中的物质全部倒入烧杯时,发现烧杯内白色沉淀明显增多。为了探究烧杯内物质的成分,她立即向其中逐滴加入稀硝酸,并不断搅拌,烧杯内沉淀的质量随加入稀硝酸的质量变化如图2所示。
回答下列问题:
(1)图1所示,烧杯内的白色沉淀是 (写化学式)。
(2)BC段发生反应的化学方程式为 。
(3)A点,烧杯内的溶液中一定大量含有的离子为 (写离子符号)。B点,烧杯内的沉淀由 种物质组成。
(4)检验D点溶液中含有氯离子的方法 。
五、离子共存
离子检验的常用试剂
H+和OH-:紫色石蕊试液或pH试纸。
OH-:无色酚酞试液(可鉴别碱性溶液)——变红。
Cl-:AgNO3溶液和稀HNO3——有白色沉淀。
SO42-:BaCl2溶液和稀HNO3——有白色沉淀。
CO32-:稀HCl和石灰水——有CO2↑。
PO43-:AgNO3溶液——有黄色沉淀。
NH4+:强碱溶液(NaOH)——有NH3↑。使湿润红色石蕊试纸变蓝。
也就是上述两者离子相遇即会发生复分解反应不能共存。也要注意题目中的隐含条件,如pH<7,表示溶液中存在很多氢离子
[练习17] (2024秋•上城区期中)甲、乙两化工厂分布如图所示,箭头代表水流方向。如果在a处取得水样,经检测含有的阴离子是OH﹣、。在c处取得水样,经检测pH=7,且只含有少量NaCl。若已知b处水中含有的物质是BaCl2、HCl,则a处水样含有的阳离子是( )
A.Mg2+ B.Na+ C.H+ D.Ba2+
[练习18] (2024秋•鄞州区月考)下列各组离子在溶液中能大量共存的是( )
A.Na+、Cl﹣、
B.Na+、Ba2+、
C.Ca2+、、
D.Ag+、K+、Cl﹣
[练习19] (2024秋•东阳市月考)下列各组离子能大量共存且为无色溶液的是( )
A.
B.
C.
D.
[练习20] (2024秋•杭州期中)某无色透明的溶液,在pH=1和pH=13的条件下都能大量共存的是( )
A.Fe2+、K+、、
B.Mg2+、、、Cl﹣
C.Ba2+、Na+、、
D.Na+、K+、、
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