中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究

趙培龍

中和反應(yīng)是初中化學(xué)的核心概念之一，在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。酸和堿之間的中和反應(yīng)有些無明顯現(xiàn)象，所以如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證酸和堿是否發(fā)生反應(yīng)、反應(yīng)是否恰好完全是中考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

[夯實(shí)基礎(chǔ)]

1. 實(shí)驗(yàn)儀器：膠頭滴管、燒杯、玻璃棒等。

2. 實(shí)驗(yàn)藥品：NaOH溶液、酚酞溶液、稀HCl等。

3. 實(shí)驗(yàn)原理：NaOH + HCl -NaCl + H2O。

4. 實(shí)驗(yàn)裝置：如圖1所示。

5. 實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）在盛有NaOH溶液的燒杯中，滴加2～3滴酚酞溶液;（2）用膠頭滴管吸取稀HCl逐滴加入盛有NaOH溶液的燒杯中，同時(shí)用玻璃棒攪拌;（3）當(dāng)燒杯中溶液剛好變成無色時(shí)，停止加入稀HCl。

6. 實(shí)驗(yàn)解釋：NaOH溶液呈堿性，能使酚酞溶液變紅。滴加稀HCl后，稀HCl與NaOH溶液反應(yīng)，恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液呈中性，溶液由紅色變?yōu)闊o色。

[實(shí)驗(yàn)拓展]

1. 改良實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1：在盛有NaOH溶液的燒杯中，滴加2～3滴酚酞溶液，插入一支溫度計(jì)，測(cè)量溶液的溫度;用膠頭滴管吸取稀HCl逐滴加入上述燒杯中，同時(shí)用玻璃棒攪拌;當(dāng)燒杯中溶液恰好變?yōu)闊o色時(shí)，停止滴加。實(shí)驗(yàn)過程中，溶液的酸堿性和溫度發(fā)生了什么變化？

實(shí)驗(yàn)2：取實(shí)驗(yàn)1所得溶液少許于一支試管中，向試管中滴加1滴NaOH溶液，溶液的顏色又發(fā)生什么變化？這說明了什么？

實(shí)驗(yàn)3：用玻璃棒蘸取實(shí)驗(yàn)1所得的溶液，加熱至蒸干，觀察到什么現(xiàn)象？

2. 改良優(yōu)點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)1說明稀HCl可以與NaOH反應(yīng)，且反應(yīng)時(shí)放出熱量;實(shí)驗(yàn)2從定量的視角說明，反應(yīng)物的用量決定了反應(yīng)進(jìn)行的程度;實(shí)驗(yàn)3說明中和反應(yīng)的產(chǎn)物有“鹽”。上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，有利于同學(xué)們了解中和反應(yīng)的特征（放出熱量），認(rèn)識(shí)中和反應(yīng)的產(chǎn)物“鹽”（幫助同學(xué)們從生成物角度來判斷化學(xué)反應(yīng)是否進(jìn)行），同時(shí)培養(yǎng)了同學(xué)們定性研究和定量研究方法整合、實(shí)證思想的強(qiáng)化等化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

[實(shí)戰(zhàn)演練]

（2020·山東·臨沂）如圖2所示，某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，向燒杯中的NaOH溶液加入稀HCl，一會(huì)兒后，發(fā)現(xiàn)忘記了滴加指示劑。因此，他們停止滴加稀HCl，并對(duì)燒杯內(nèi)溶液中的溶質(zhì)成分進(jìn)行探究。

（1）從微觀角度分析，中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是________________。

（2）探究燒杯內(nèi)溶液中溶質(zhì)的成分：

【提出問題】該燒杯內(nèi)溶液中的溶質(zhì)是什么？

【猜想】猜想①：可能是NaCl和NaOH;猜想②：可能只有NaCl;猜想③：可能是______________。

【查閱資料】NaCl溶液呈中性。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

方案二發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。

【反思與拓展】（3）在分析化學(xué)反應(yīng)后所得物質(zhì)成分時(shí)，除考慮生成物外還需考慮____________________________。

（4）根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識(shí)，驗(yàn)證燒杯內(nèi)溶液中的溶質(zhì)含有HCl，除以上方案外，下列哪些物質(zhì)單獨(dú)使用也能完成該實(shí)驗(yàn)？______________（填序號(hào)）。

A. pH試紙? ? ? ? ? ? B. 銅? ? ? ? ? ? ? C. 紫色石蕊溶液

解析：（1）中和反應(yīng)是酸與堿作用生成鹽和水的反應(yīng)，從微觀角度分析，中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水分子。

（2）【猜想】猜想①：當(dāng)NaOH過量時(shí)，燒杯內(nèi)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和NaOH;猜想②：當(dāng)NaOH與HCl剛好完全反應(yīng)時(shí)，燒杯內(nèi)溶液中的溶質(zhì)只有NaCl;猜想③：當(dāng)稀HCl過量時(shí)，燒杯內(nèi)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和HCl。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】方案一：若猜想①不正確，則溶液中不存在NaOH。取少量燒杯內(nèi)溶液于試管中，滴入幾滴酚酞溶液，振蕩，溶液不變色，說明溶液不呈堿性，溶液不含NaOH。

方案二：若猜想②不正確，猜想③正確，則溶液中存在HCl和NaCl。取少量燒杯內(nèi)溶液于另一支試管中，逐滴加入Na2CO3溶液至過量，溶液中有氣泡產(chǎn)生，說明溶液中含有HCl，Na2CO3與HCl反應(yīng)生成NaCl、H2O和CO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2HCl + Na2CO3 ——2NaCl + H2O + CO2↑。

（3）在分析化學(xué)反應(yīng)后所得物質(zhì)成分時(shí)，除考慮生成物外還需考慮反應(yīng)物是否有剩余。

（4）用pH試紙測(cè)定溶液的pH值，如果溶液pH小于7 ，溶液中含有HCl，A符合題意;銅不與稀鹽酸反應(yīng)，無法檢驗(yàn)溶液中是否含有HCl，B不符合題意;把紫色石蕊溶液滴到溶液中，如果變紅色，則溶液中含有HCl，C符合題意。故本題應(yīng)選擇AC。

答案：（1）氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水分子 （2）NaCl和HCl 不變 溶液中有氣泡產(chǎn)生 2HCl + Na2CO3——2NaCl + H2O + CO2↑ （3）反應(yīng)物是否有剩余 （4）AC