——稀硫酸与氢氧化钠溶液反应的探究
甘肃省平凉市第七中学 刘振中
一、指示剂的“裁判”作用
例1、小华用下图所示装置进行中和反应实验时，发现忘记了滴加指示剂，因而无法确定硫酸与氢氧化钠是否恰好完全反应。为了确定硫酸和氢氧化钠是否刚好完全反应，他取出一定量反应后的溶液于一支试管中，向其中滴入几滴无色酚酞试液，振荡，观察到酚酞试液不变色，于是他得出“两种物质已恰好完全中和”的结论。
（1）写出该中和反应的化学方程式： 。
（2）小亮认为小华的结论不准确，他认为除了“恰好中和”外还有第二种可能性。这种可能性是 。
（3）请你另外设计实验，探究上述烧杯中的溶液是否恰好完全中和。
实验方案
实验步骤
实验现象
实验结论
甲
恰好中和
乙
第二种可能性
【参考答案】(1) H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O。
(2)稀硫酸过量；
(3)甲：取少许反应后的溶液，向其中滴加紫色石蕊；溶液不变色。
乙：取少许反应后的溶液，向其中加入锌粒或镁粉；有气泡产生。或取少许反应后的溶液，向其中加入碳酸钠；有气泡产生。
二、“追寻”反应物的过量
例2、（2011?昆明）请回忆你和老师共同完成的酸和碱反应的实验探究，按下列要求进行实验的设计与分析：
（1）请你依据下图设计一个酸和碱反应的探究实验：
实验步骤
实验现象
结 论
①向烧杯中加入10mL氢氧化钠溶液，并滴入几滴酚酞溶液；
②再用滴管慢慢滴入稀硫酸，并不断搅拌溶液。
①溶液颜色 ；
②不断搅拌溶液至
溶液颜色恰好变成
___ __色为止。
酸和碱发生了中和反应，该反应属于四种基本反应类型中的____ __反应。
（2）我选取BaCl2、酚酞、紫色石蕊溶液设计实验，分别探究上述酸、碱反应后烧杯中的硫酸是否过量，请你根据下表帮我判断正确的实验方案及其分析方案错误的原因：
实验方案
实验步骤
实验现象
实验结论
方案一
取样，滴入适量的氯化钡溶液
出现白色沉淀
硫酸过量
方案二
取样，滴入几滴无色酚酞溶液
酚酞溶液不变色
酸、碱恰好反应
方案三
取样，滴入几滴紫色石蕊溶液
溶液变红
硫酸过量
①设计的三个方案中，有一个正确的方案是：方案 。
②请分析另外两个方案，错误的原因：
一个方案错误的原因是 ；
另一方案错误的原因是 。
【分析】：（1）氢氧化钠和稀硫酸反应无现象，需要借助酸碱指示剂(常用酚酞)显示判断；（2）验证硫酸根离子的存在，必须排除隐含在溶液的硫酸根离子的存在；酚酞不变色，只能说明溶液不呈碱性。
【解答】：（1）氢氧化钠溶液中滴入酚酞试液溶液变成红色，再向里面滴加稀硫酸，红色慢慢消失，当红色刚好褪去时，说明氢氧化钠与稀硫酸恰好完全反应，该反应是两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物是复分解反应，故答案为：红色；无色；复分解反应。
（2）方案一中，向溶液中滴加氯化钡，即使稀硫酸不过量，也会出现白色沉淀，因为溶液中有生成的硫酸钠，存在硫酸根离子；方案二中，酚酞不变色，只能说明溶液不呈碱性，如果硫酸过量酚酞也不变色，故得出恰好反应的结论不正确。故答案为：三。
三、“捕捉”pH图像的信息
例3、（2011?山西）已知M、N分别是稀硫酸、氢氧化钠溶液中的一种。某化学兴趣小组同学在一定量的M中不断滴加N，并测定所得溶液的pH，如图所示。
（1）M是 ，该反应的化学方程式 。
（2）反应过程中，老师取a、b、c三处反应后的溶液，打乱顺序后，请同学们不用测定溶液pH，用其它实验方法对三种溶液进行探究。
小明和小红分别取其中一种溶液进行实验：
小明向所取溶液中加入 溶液，观察到有蓝色沉淀生成。
结论：是a处溶液。
小红向少量另一种溶液中滴加酚酞溶液，观察到 。
结论：是b处或c处溶液。
为进一步确定该处溶液成分，小红又设计并完成如下实验：
实验步骤
实验现象
结 论
为c处溶液，并推知溶液中的离子有 （填离子符号）
剩余一种为b处溶液。
通过实验，同学们知道了酸碱反应过程中pH的变化和用不同方法确定溶液成分。
【答案赏析】：（1）氢氧化钠溶液呈碱性，其pH＞7；硫酸溶液呈酸性，其pH＜7。根据图像，开始时溶液的pH＞7，可以确定是向氢氧化钠溶液中滴加硫酸，所以M是氢氧化钠溶液，N是稀硫酸。氢氧化钠由显+1价的钠元素和显-1价的氢氧根组成，根据化合价原则，其化学式为：NaOH；反应的化学方程式为：H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O。
（2）氢氧化钠溶液和硫酸溶液发生中和反应生成硫酸钠和水，恰好反应时其pH等于7，氢氧化钠过量时显碱性，硫酸溶液过量时显酸性。由题意可知，反应后的溶液加入一种溶液生成了蓝色沉淀，蓝色沉淀是氢氧化铜，加入的溶液是可溶性的铜盐，例如：CuSO4或CuCl2或Cu(NO3)2等，可以推出原溶液有剩余的氢氧化钠，溶液应是a处溶液；
根据结论：b处或c处的溶液，溶液的pH等于7和小于7，溶液呈中性和酸性，当加入无色酚酞试液时，酚酞不变色。
由该溶液，可向其中滴加石蕊溶液，溶液变红；或者取少许反应后的溶液，向其中加入锌粒；有产生气泡；可知，溶液呈酸性，可知加入的酸是过量的，能把氢氧化钠全部反应掉，而且还有剩余，溶液中的溶质有硫酸钠和硫酸，电离的离子有Na+、H+、SO42-。
总之，中和反应中指示剂的“裁判”作用相当重要。如果没有它或是过量，都影响实验进行程度的判断。若碱过量(有OH-)，最简单的判断方法有：①滴加酚酞试液，试液变红；②加入有色溶液，会生成有色沉淀。若判断酸过量(有H+)，最简单的方法有：①滴加紫色石蕊试液，试液变红；②加入活泼金属镁、锌等，会有气泡产生。③加入碳酸盐，会有气泡。如果没有上述所有现象(酸碱均无过量)，则发生恰好中和反应，反应后的溶液为中性。
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