登录
13. [科学思维]在学习了常见的酸和碱后,某化学兴趣小组的同学围绕“酸碱中和反应”,在老师引导下开展实验探究活动,请你参与下列活动。
【实验探究】将氢氧化钾溶液与稀硫酸混合,观察不到明显现象,为证明氢氧化钾溶液与稀硫酸发生了反应,三位同学进行了以下实验。
(1)测定溶液pH变化
甲同学在实验过程中测得溶液pH变化如图1所示,则该同学是将
a.氢氧化钾溶液滴入稀硫酸中
b.稀硫酸滴入氢氧化钾溶液中
(2)测混合过程中的温度变化
乙同学在实验过程中测得混合溶液的温度变化如图2所示,说明稀硫酸与氢氧化钾溶液发生的反应是放热反应。图2中B点表示的含义是
(3)借助于酸碱指示剂
丙同学通过图3所示实验,他观察到溶液由红色变成无色,也证明氢氧化钾溶液与稀硫酸发生了化学反应,反应的化学方程式为
【提出问题】针对反应后溶液中溶质的成分,大家纷纷提出了猜想。
【猜想与假设】猜想一:只有$K_2SO_4$;猜想二:有$K_2SO_4$和$H_2SO_4$;猜想三:有$K_2SO_4$和$KOH$。
【进行实验】(4)为了验证猜想,学习小组选用$Fe_2O_3$粉末、$BaCl_2$溶液,进行如下探究:
|实验方案|实验操作|实验现象|实验结论|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|方案一|取少量反应后的溶液于试管中,加入$Fe_2O_3$粉末|
|方案二|取少量反应后的溶液于试管中,滴加$BaCl_2$溶液|产生白色沉淀|溶液中有$H_2SO_4$,猜想二正确|
【实验结论】通过探究,同学们一致确定猜想二是正确的。
【评价与反思】
(5)丁同学针对上述方案提出疑问,认为方案二是不合理的,理由是
(6)同学们经过反思与讨论,最后认为方案一中的$Fe_2O_3$粉末可以用下列的某些物质代替,也能得到同样的实验结论,请你选出可用的试剂是
A. Mg
B. CuO
C. KCl
D. pH试纸
【实验探究】将氢氧化钾溶液与稀硫酸混合,观察不到明显现象,为证明氢氧化钾溶液与稀硫酸发生了反应,三位同学进行了以下实验。
(1)测定溶液pH变化
甲同学在实验过程中测得溶液pH变化如图1所示,则该同学是将
a
(填字母)。a.氢氧化钾溶液滴入稀硫酸中
b.稀硫酸滴入氢氧化钾溶液中
(2)测混合过程中的温度变化
乙同学在实验过程中测得混合溶液的温度变化如图2所示,说明稀硫酸与氢氧化钾溶液发生的反应是放热反应。图2中B点表示的含义是
KOH和H₂SO₄恰好完全反应
。(3)借助于酸碱指示剂
丙同学通过图3所示实验,他观察到溶液由红色变成无色,也证明氢氧化钾溶液与稀硫酸发生了化学反应,反应的化学方程式为
2KOH+H₂SO₄=K₂SO₄+2H₂O
。【提出问题】针对反应后溶液中溶质的成分,大家纷纷提出了猜想。
【猜想与假设】猜想一:只有$K_2SO_4$;猜想二:有$K_2SO_4$和$H_2SO_4$;猜想三:有$K_2SO_4$和$KOH$。
【进行实验】(4)为了验证猜想,学习小组选用$Fe_2O_3$粉末、$BaCl_2$溶液,进行如下探究:
|实验方案|实验操作|实验现象|实验结论|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|方案一|取少量反应后的溶液于试管中,加入$Fe_2O_3$粉末|
固体粉末减少(或消失),溶液变成黄色
|溶液中有$H_2SO_4$,猜想二正确||方案二|取少量反应后的溶液于试管中,滴加$BaCl_2$溶液|产生白色沉淀|溶液中有$H_2SO_4$,猜想二正确|
【实验结论】通过探究,同学们一致确定猜想二是正确的。
【评价与反思】
(5)丁同学针对上述方案提出疑问,认为方案二是不合理的,理由是
K₂SO₄与BaCl₂反应也会产生白色沉淀,无法证明H₂SO₄一定存在
。(6)同学们经过反思与讨论,最后认为方案一中的$Fe_2O_3$粉末可以用下列的某些物质代替,也能得到同样的实验结论,请你选出可用的试剂是
ABD
(填字母)。A. Mg
B. CuO
C. KCl
D. pH试纸
答案
13.(1)a (2)KOH和$\ce{H_{2}SO_{4}}$恰好完全反应 (3)$\ce{2KOH + H_{2}SO_{4}=K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O}$ (4)固体粉末减少(或消失),溶液变成黄色 (5)$\ce{K_{2}SO_{4}}$与$\ce{BaCl_{2}}$反应也会产生白色沉淀,无法证明$\ce{H_{2}SO_{4}}$一定存在 (6)ABD
解析:(1)由pH变化曲线可知,刚开始溶液pH＜7,呈酸性,此时溶液应是$\ce{H_{2}SO_{4}}$溶液,随着另一种溶液的加入,溶液pH逐渐增大到7,最后大于7,所以应是将KOH溶液滴入$\ce{H_{2}SO_{4}}$溶液中,故选a。(2)由图2可知,随着反应的进行,溶液的温度升高,说明酸碱中和反应为放热反应,B点时温度达到最高值,说明KOH溶液和$\ce{H_{2}SO_{4}}$溶液恰好完全反应。(4)方案一中实验结论是猜想二正确,反应后溶液中含有硫酸,取少量反应后的溶液于试管中,加入$\ce{Fe_{2}O_{3}}$粉末,氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水,可观察到固体粉末减少或消失,溶液变成黄色。(5)原因是氯化钡与硫酸钾反应也会产生白色沉淀,只能证明有硫酸根离子,而不能证明有氢离子,无法证明$\ce{H_{2}SO_{4}}$一定存在。(6)Mg和稀硫酸反应生成气体;CuO和稀硫酸反应生成蓝色硫酸铜。故Mg和CuO均可以证明有硫酸存在。pH试纸可以通过测量pH证明有硫酸存在。KCl和稀硫酸不反应,不可以证明有硫酸存在。
解析:(1)由pH变化曲线可知,刚开始溶液pH＜7,呈酸性,此时溶液应是$\ce{H_{2}SO_{4}}$溶液,随着另一种溶液的加入,溶液pH逐渐增大到7,最后大于7,所以应是将KOH溶液滴入$\ce{H_{2}SO_{4}}$溶液中,故选a。(2)由图2可知,随着反应的进行,溶液的温度升高,说明酸碱中和反应为放热反应,B点时温度达到最高值,说明KOH溶液和$\ce{H_{2}SO_{4}}$溶液恰好完全反应。(4)方案一中实验结论是猜想二正确,反应后溶液中含有硫酸,取少量反应后的溶液于试管中,加入$\ce{Fe_{2}O_{3}}$粉末,氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水,可观察到固体粉末减少或消失,溶液变成黄色。(5)原因是氯化钡与硫酸钾反应也会产生白色沉淀,只能证明有硫酸根离子,而不能证明有氢离子,无法证明$\ce{H_{2}SO_{4}}$一定存在。(6)Mg和稀硫酸反应生成气体;CuO和稀硫酸反应生成蓝色硫酸铜。故Mg和CuO均可以证明有硫酸存在。pH试纸可以通过测量pH证明有硫酸存在。KCl和稀硫酸不反应,不可以证明有硫酸存在。
解析
【分析】
本题围绕酸碱中和反应展开探究，需结合pH变化、温度变化、酸碱盐的化学性质逐一分析：(1)根据pH曲线初始值判断原溶液酸碱性，再结合pH变化确定加入的试剂；(2)中和反应放热，温度最高点对应恰好反应的时刻；(3)根据反应物和生成物书写化学方程式；(4)Fe₂O₃与H₂SO₄反应的特征现象；(5)BaCl₂与含SO₄²⁻的物质均能生成白色沉淀，需排除K₂SO₄的干扰；(6)选择能与H⁺反应产生明显现象的试剂验证H₂SO₄存在。
【解析】
(1)由pH变化曲线可知，初始溶液pH＜7，呈酸性，说明原溶液为稀硫酸；随着另一种溶液加入，pH逐渐增大至7，最后大于7，说明加入的是氢氧化钾溶液，故选a。
(2)酸碱中和反应放热，图2中B点温度达到最高值，此时氢氧化钾与稀硫酸恰好完全反应。
(3)氢氧化钾与稀硫酸反应生成硫酸钾和水，化学方程式为$\ce{2KOH + H_{2}SO_{4}=K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O}$。
(4)若猜想二正确，溶液含H₂SO₄，加入Fe₂O₃粉末时，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，现象为固体粉末减少（或消失），溶液变成黄色。
(5)反应生成的K₂SO₄也能与BaCl₂反应生成白色沉淀，无法证明溶液中一定存在H₂SO₄，故方案二不合理。
(6)要验证H₂SO₄存在即验证H⁺：Mg与H⁺反应生成氢气（有气泡）；CuO与H⁺反应生成蓝色硫酸铜溶液；pH试纸可测溶液pH，若pH＜7说明含H⁺；KCl与H₂SO₄不反应，无现象，故选ABD。
【答案】
(1)a；(2)KOH和$\ce{H_{2}SO_{4}}$恰好完全反应；(3)$\ce{2KOH + H_{2}SO_{4}=K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O}$；(4)固体粉末减少(或消失)，溶液变成黄色；(5)$\ce{K_{2}SO_{4}}$与$\ce{BaCl_{2}}$反应也会产生白色沉淀，无法证明$\ce{H_{2}SO_{4}}$一定存在；(6)ABD
【知识点】
酸碱中和反应、酸的化学性质、盐的化学性质
【点评】
本题以酸碱中和反应为核心，综合考查反应验证、反应后溶质探究，涉及pH变化、酸碱盐性质等知识点，注重实验分析能力的考查，是初中化学重点题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕酸碱中和反应展开探究，需结合pH变化、温度变化、酸碱盐的化学性质逐一分析：(1)根据pH曲线初始值判断原溶液酸碱性，再结合pH变化确定加入的试剂；(2)中和反应放热，温度最高点对应恰好反应的时刻；(3)根据反应物和生成物书写化学方程式；(4)Fe₂O₃与H₂SO₄反应的特征现象；(5)BaCl₂与含SO₄²⁻的物质均能生成白色沉淀，需排除K₂SO₄的干扰；(6)选择能与H⁺反应产生明显现象的试剂验证H₂SO₄存在。
【解析】
(1)由pH变化曲线可知，初始溶液pH＜7，呈酸性，说明原溶液为稀硫酸；随着另一种溶液加入，pH逐渐增大至7，最后大于7，说明加入的是氢氧化钾溶液，故选a。
(2)酸碱中和反应放热，图2中B点温度达到最高值，此时氢氧化钾与稀硫酸恰好完全反应。
(3)氢氧化钾与稀硫酸反应生成硫酸钾和水，化学方程式为$\ce{2KOH + H_{2}SO_{4}=K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O}$。
(4)若猜想二正确，溶液含H₂SO₄，加入Fe₂O₃粉末时，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，现象为固体粉末减少（或消失），溶液变成黄色。
(5)反应生成的K₂SO₄也能与BaCl₂反应生成白色沉淀，无法证明溶液中一定存在H₂SO₄，故方案二不合理。
(6)要验证H₂SO₄存在即验证H⁺：Mg与H⁺反应生成氢气（有气泡）；CuO与H⁺反应生成蓝色硫酸铜溶液；pH试纸可测溶液pH，若pH＜7说明含H⁺；KCl与H₂SO₄不反应，无现象，故选ABD。
【答案】
(1)a；(2)KOH和$\ce{H_{2}SO_{4}}$恰好完全反应；(3)$\ce{2KOH + H_{2}SO_{4}=K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O}$；(4)固体粉末减少(或消失)，溶液变成黄色；(5)$\ce{K_{2}SO_{4}}$与$\ce{BaCl_{2}}$反应也会产生白色沉淀，无法证明$\ce{H_{2}SO_{4}}$一定存在；(6)ABD
【知识点】
酸碱中和反应、酸的化学性质、盐的化学性质
【点评】
本题以酸碱中和反应为核心，综合考查反应验证、反应后溶质探究，涉及pH变化、酸碱盐性质等知识点，注重实验分析能力的考查，是初中化学重点题型。
【难度系数】
0.6
