Question

15．做完氢氧化钠与稀硫酸中和反应的实验后，兴趣小组的同学对反应后溶液中的溶质成分产生了兴趣，请你于他们一起进行以下探究．
【提出问题】溶液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】
（1）甲同学认为溶液中的溶质只有Na₂SO₄一种物质．
（2）乙同学认为溶液中的溶质有Na₂SO₄和H₂SO₄两种物质．
（3）丙同学认为溶液中的溶质有Na₂SO₄和NaOH两种物质．
（4）丁同学认为溶液中的溶质有Na₂SO₄、NaOH和H₂SO₄三种物质．
通过进一步讨论，大家一致认为以上丁（填甲、乙、丙、丁）同学的猜想肯定错，无需实验验证．
【查阅资料】
①Na₂SO₄溶液显中性．
②Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO₂）和另外一种物质．
【实验验证】

	实验操作	实验现象	实验结论
乙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，将表面反复打磨后的铝片放入试管内的溶液中	铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出，收集气体点燃，火焰呈淡蓝色	猜想（2）成立
丙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，向试管内滴加几滴无色酚酞试液	无色溶液变成红色	猜想（3）成立

【总结反思】戊同学根据所学化学知识和乙、丙两同学的实验现象，首先肯定猜想（1）不成立．经过进一步分析，戊同学认为猜想（2）也不成立，他的理由是滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸．兴趣小组的同学经过充分讨论，一致认为猜想（3）成立．
【知识拓展】
（1）生活中能否用铝制品来盛放强碱性溶液？不能（选填“能”或“不能”）
（2）乙同学的实验中铝片与H₂SO₄溶液发生了反应，请写出铝与该溶液发生反应的化学方程式
2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．
（3）镁和铝在元素周期表中处于相邻位置，向盛有100g稀硫酸的烧杯中加入一定量的Mg粉，固体完全溶解后，再向所得溶液中加入NaOH溶液，所得沉淀质量与加入NaOH溶液的质量关系如图所示．
①计算该NaOH溶液溶质的质量分数．（要求写出计算过程）
②计算该100g稀硫酸中所含溶质硫酸的质量．（要求写出计算过程）

Answer 1

分析 氢氧化钠和稀硫酸恰好完全反应时，溶质是硫酸钠，稀硫酸过量时，溶质是硫酸钠和硫酸，氢氧化钠过量时，溶质是硫酸钠和氢氧化钠；铝能和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，氢气燃烧时发出淡蓝色火焰；稀硫酸显酸性，不能使酚酞试液变色，氢氧化钠溶液显碱性，能使酚酞试液变红色；

解答 解：：【作出猜想】丁同学认为溶液中的溶质有Na₂SO₄、NaOH和H₂SO₄三种物质，如果NaOH和H₂SO₄同时存在则发生综合反应，故丁同学的猜想一定不成立；故填：丁；
【实验验证】实验过程如下表所示：

	实验操作	实验现象	实验结论
乙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，将表面反复打磨后的铝片放入试管的溶液中	铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出，收集气体点燃，火焰呈淡蓝色	猜想Ⅱ成立
丙同学 实验	取中和反应后的溶液少许于试管中，向试管中滴加几滴无色酚酞试液	溶液变红色	猜想Ⅲ成立

【总结反思】戊同学根据所学化学知识和乙、丙两同学的实验现象，首先肯定猜想（1）不成立．经过进一步分析，戊同学认为猜想（2）也不成立，他的理由是滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸；故填：滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸；
【知识拓展】（1）因为铝能与碱性物质反应，故生活中不能用铝制品来盛放强碱性溶液，故填：不能；
（2）乙同学的实验中铝片与硫酸溶液发生了反应，生成了硫酸铝和氢气，反应的方程式为，2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．
（3）（3）解：①设与硫酸镁反应消耗NaOH的质量为x
2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
 80    58
x     8.7g      $\frac{80}{58}$=$\frac{x}{8.7g}$     x=12g 
所以NaOH溶液溶质的质量分数=12g∕40g×100%=30%      
②当加入120gNaOH溶液时，溶液中溶质只有Na₂SO₄
设100g稀硫酸中含硫酸的质量为y
2NaOH～Na₂SO₄～H₂SO₄
80             98
120g×30%        y   $\frac{80}{98}$=$\frac{120g×30%}{y}$         y=44.1g         
答：该100g稀硫酸中所含溶质硫酸的质量是44.1g．
故答案为：【作出猜想】丁；【实验验证】红；
【总结反思】滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸
【知识拓展】（1）不能；（2）H₂SO₄、2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；
（3）解：①设与硫酸镁反应消耗NaOH的质量为x
2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
 80    58
x     8.7g      $\frac{80}{98}$=$\frac{x}{8.7g}$    x=12g （1分）
所以NaOH溶液溶质的质量分数=12g∕40g×100%=30%           （1分）
②当加入120gNaOH溶液时，溶液中溶质只有Na₂SO₄
设100g稀硫酸中含硫酸的质量为y
2NaOH～Na₂SO₄～H₂SO₄
80             98
120g×30%        y     $\frac{80}{98}$=$\frac{120g×30%}{y}$         y=44.1g         （2分）
答：该100g稀硫酸中所含溶质硫酸的质量是44.1g．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．