内容正文:
酸碱中和反应的实验探究
1.原理(以NaOH和HCl反应为例)
中和反应是酸与碱作用生成盐和水,但是在反应的过程中往往无明显现象,很难确定反应是否发生及反应进行的程度,因此,需要借助指示剂或其他方法来判断。
该实验中和反应的化学方程式为NaOH+HCl NaCl+H2O。
2.实验操作
在烧杯中加入5 mL稀氢氧化钠溶液,滴入几滴酚酞溶液,用玻璃棒搅拌使溶液混合均匀。用胶头滴管慢慢滴加稀盐酸,并不断搅拌溶液,至溶液颜色恰好变成无色为止。
3.实验现象、pH变化及溶液中的溶质
(1)A点:取稀氢氧化钠溶液,滴加酚酞溶液,溶液变为红色,pH>7;溶液中的溶质是NaOH(溶质均不考虑酚酞)。
(2)AB段:慢慢滴加稀盐酸,溶液的颜色逐渐变浅,pH逐渐减小;溶液中的溶质是NaOH和NaCl。
(3)B点:稀盐酸与稀氢氧化钠溶液恰好完全反应,溶液变成无色,此时溶液的pH=7;溶液中的溶质只有NaCl(实验结束)。
(4)BC段(包括C点):若继续滴加稀盐酸至过量,溶液仍为无色,pH逐渐减小,但由于稀盐酸的pH>0,故C点溶液的pH范围为0<pH<7;溶液中的溶质是NaCl和HCl。
4.中和反应的实质
由图示可知,中和反应的实质是酸溶液中的氢离子和碱溶液中的氢氧根离子结合生成水。
氢氧化钠与盐酸反应
5.判断中和反应是否发生最常用的方法及注意事项
判断依据 实验步骤
借助酸碱指示剂的颜色变化 (1)先在碱溶液中滴加几滴酚酞溶液;
(2)为防止酸过量,应逐滴加入,并不断搅拌或振荡;
(3)当溶液恰好由红色变为无色时,恰好完全中和
借助反应中溶液pH的变化(若用碱中和酸时) (1)先测出酸溶液的pH;
(2)逐滴加入碱溶液,并不断搅拌,同时测定溶液的pH;
(3)须保证溶液的pH≥7,才能证明反应发生了
6.判断是否完全中和的验证方法
在“氢氧化钠与盐酸反应”的实验中,当溶液由红色变为无色时,溶液可能呈中性,也可能呈酸性,判断是否完全中和的验证方法如下:
强化训练
1.(2025河南)用传感器测得氢氧化钠溶液与稀盐酸反应的pH变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该实验操作是向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸
B.反应的化学方程式为NaOH+HCl NaCl+H2O
C.在a点所表示的溶液中滴加紫色石蕊溶液,溶液显蓝色
D.b点所表示的溶液中含有的粒子只有钠离子和氯离子
B
2.(2025怀化模拟)某实验小组用传感器探究NaOH溶液与稀盐酸反应过程中温度和pH的变化情况,测定结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.该实验是将NaOH溶液滴入稀盐酸中
B.30 s时,溶液中一定含有HCl、NaCl和NaOH
C.60 s时,溶液中的溶质能够与硫酸铜反应
D.该实验说明化学反应常常伴随能量的改变,不是只有燃烧可以放热
B
3.(2025长沙模拟)实验、观察、分析等方法是科学探究的重要环节。某学习小组的同学为了探究中和反应中的变化情况,利用图甲装置向稀硫酸中滴加Ba(OH)2溶液,传感器数据如图乙所示,以下分析正确的是( )
A.c点溶液中的溶质为BaSO4和Ba(OH)2
B.由实验图像分析可知,中和反应会吸收热量
C.a点时溶液中溶质的质量比原稀硫酸中溶质质量多
D.b点到d点溶液温度降低是由于热传递
D
4.中和反应是一类重要的化学反应。某同学利用图甲装置研究稀盐酸与氢氧化钠溶液反应的过程,并用pH和温度传感器测量反应过程中相关物理量的变化情况,得到图乙和图丙。
(1)仪器A中溶液的溶质是 (填化学式)。
(2)下列说法错误的是 (填字母)。
A.图乙中b点所示溶液中的溶质是NaCl和NaOH
B.取图乙中c点所示溶液加热蒸干所得固体为纯净物
C.图乙中c→d所示溶液中NaCl的质量不断增加
D.通过图丙中f→g变化趋势可说明该反应的热量变化
(3)通过图丙可知,中和反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。如果改用固体氢氧化钠与稀盐酸反应来探究中和反应中能量的变化情况,你认为该方案 (填“合理”或“不合理”),理由是
。
HCl
CD
放热
不合理
氢氧化钠固体溶于水放出大量的热
5.中和反应通常没有明显现象。某化学小组就中和反应是否发生及反应后的溶质成分进行了探究。
Ⅰ.中和反应是否发生
(1)小月向盛有一定量滴有酚酞的NaOH溶液中加入稀硫酸,观察到溶液由红色变为无色,表明稀硫酸和氢氧化钠发生了中和反应,反应的化学方程式为 。
Ⅱ.酸和碱反应后溶液的溶质成分
小月对探究Ⅰ中反应后的无色溶液的溶质成分产生了兴趣。于是进行了探究。
[猜想] 猜想一:Na2SO4、H2SO4;猜想二:Na2SO4、NaOH;猜想三:Na2SO4。
(2)小王同学认为上述猜想中猜想二肯定错误,原因是 .
.
。
[实验] (3)
反应后的溶液
是无色的,而氢氧化钠溶液能使酚酞溶液变红,所以溶液中不可能含有
氢氧化钠
方案 实验操作 实验现象 结论
方案1 取少量反应后的无色溶液于试管中,向其中滴加碳酸钠溶液 有 产生 猜想一
正确
方案2 另取少量反应后的无色溶液于试管中,滴加
溶液 开始时无明显现象,滴加一会儿后溶液由无色变为红色
气泡
NaOH
Ⅲ.交流与评价
(4)数字化设备可以监控反应的进程。小月认为可以用数字化设备测定向NaOH溶液中加入浓硫酸,反应过程中温度的变化,如果发现温度升高就可说明浓硫酸与氢氧化钠溶液发生了反应。小强认为这个结论不严谨,理由是 .
。
浓硫酸溶于水放热,温度升高可能是浓硫酸溶于水造成的,不能
仅据此说明发生了中和反应
(5)电导率是衡量溶液导电能力大小的物理量。在相同条件下,电导率与离子浓度(单位体积内的离子个数)成正比。如图是利用数字传感技术测定氢氧化钠溶液与稀硫酸反应过程中的电导率变化。则以下结论不正确的是 (填字母)。
A.用湿润的pH试纸测得P点对应溶液的pH<7
B.M点对应溶液的pH=7
C.向N点对应的溶液中滴加氯化钡溶液,产生白色沉淀,证明该反应有硫酸钠生成
D.M点到N点的过程中,溶液中硫酸根离子数目不变
ACD
2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O
$