Question

（2010•连云港）某研究性学习小组同学在学习了酸、碱、盐的知识后，走进化学实验室．邀请你参加以下活动．（已知：①2Na₂CO₃+H₂SO₄═2NaHCO₃+Na₂SO₄，NaHCO₃溶液呈碱性；②CaSO₄微溶，但在稀溶液中看作可溶，其水溶液呈中性．）

（1）甲、乙两同学想用实验证明稀硫酸和NaOH稀溶液确实能发生反应，设计了如图A所示的实验．
丙、丁两同学想再现课本上将“澄清石灰水滴入Na₂CO₃溶液”的实验现象，设计了如图B所示的实验．并各自进行操作．
【问题讨论】：教师首先肯定了这四位同学的实验设计和操作，请你填空：
甲、乙同学将较多量的稀硫酸加入锥形瓶后，他们是依据溶液的颜色由______色变为______色的现象来判断两者确实发生反应的．丙、丁同学的实验中发生的复分解反应可用化学方程式表示为______．
【意外发现1】：甲同学和丙同学在洗刷仪器前，将A、B装置锥形瓶中的残留物倒入同一个洁净的废液缸，发现白色沉淀溶解，有气泡产生，废液缸中形成无色溶液．这一现象立刻引起了同学们的好奇，于是，他们又以“无色溶液中含有哪些溶质”为课题进行探究．
【提出猜想】：经讨论呈现出如下猜想：
①溶质为：Na₂SO₄、CaSO₄   ②溶质为：Na₂SO₄、CaSO₄、H₂SO₄③溶质为：Na₂SO₄、CaSO₄、NaOH
【请你判断】：上述猜想中不合理的是______（填数字代号）．
【实验探究】：小组同学针对认为合理的猜想，设计实验进行探究，请你将下表补充完整．

实验内容	实验现象和结论
取废液缸中少量溶液于试管中， 滴入少量______溶液，观察	a．若有气泡产生，则猜想______成立（填数字代号）
	b．若无气泡产生，则猜想______成立（填数字代号）

【意外发现2】：乙同学和丁同学在洗刷仪器前，将A、B装置锥形瓶中的残留物倒入另一个洁净的废液缸，发现沉淀不溶，没有气泡，上层清液呈红色，此时，上层清液中溶质的组成情况可能有许多组，如：①Na₂SO₄、NaOH；②Na₂SO₄、Ca（OH）₂；③Na₂SO₄、NaOH、Na₂CO₃；④Na₂SO₄、______；⑤Na₂SO₄、Na₂CO₃、______．（未列全．请用化学式将④、⑤补充完整）
（2）【教师点拨】：证明稀硫酸和NaOH稀溶液确实能发生反应的方法还有多种．
【拓展探究】：小组同学用其他装置继续进行实验．请你回答下列问题：
①若不加酚酞试液，将稀硫酸（适量）与NaOH稀溶液混合后，再向其中加入CuSO₄溶液，无蓝色沉淀生成，则______（填“能”或“不能”）证明两者确实发生了反应．
②若不加酚酞试液，将稀硫酸（少量）与V₁mL NaOH稀溶液？昆合后，再向其中加入CuSO₄溶液至蓝色沉淀不再产生时，消耗了V₂mL CuSO₄溶液，此时还必须做一个对比实验才能证明两者确实发生了反应，这个对比实验是（简述操作方法及结论）：______．
还可以将上述CuSO₄溶液换成______溶液等（填一种物质的化学式），同样也可以证明稀硫酸和NaOH稀溶液确实发生了反应．

Answer

（1）根据常见酸碱指示剂遇酸性物质和碱性物质的变色情况来判断溶液颜色的变化；依据复分解反应的特征写出化学方程式；依据含有酚酞试液的溶液为无色，排除猜想③，比较猜想①②找出区别进行检验；根据质量守恒定律来推测反应后物质的可能情况．
（2）要证明二者发生了反应，只要证明其中有某种物质混合后的性质或量变化了即可．
【解析】
（1）【问题讨论】由于氢氧化钠溶液呈碱性，能使无色酚酞试液变为红色，加入稀硫酸会与氢氧化钠反应生成显中性的氯化钠，故溶液的颜色会由红色变为无色；澄清石灰水的主要成分氢氧化钙会与碳酸钠溶液反应生成白色的碳酸钙沉淀和氢氧化钠．化学方程式为：Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH．
故答案为：浅红（红）；无；Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH．
【提出猜想】根据A、B装置锥形瓶中的残留物混合后形成无色溶液，可知溶液中不存在显碱性的物质．故猜想③不合理．
故答案为：③．
【实验探究】猜想①②中的不同点在于是否含有硫酸，故我们只要检验其中是否含有硫酸即可得出结论，故可选用活泼金属或碳酸盐来进行验证．
故答案为：Na2CO3（或镁条、铁钉等）；②；①．
【意外发现2】乙、丁同学将反应后的A、B装置锥形瓶中的残留物混合后，出现沉淀不溶，没有气泡，上层清液呈红色的现象，可知溶液呈碱性．通过分析可以得出以下几种情况①呈碱性的物质可能来自B中反应生成的氢氧化钠，而A、B中的两种物质恰好完全反应，则上层清液中溶质的为Na2SO4、NaOH；②A中的稀硫酸有剩余且恰好能与B中反应生成的氢氧化钠完全反应．呈碱性的物质来自B中的未反应完的氢氧化钙，则上层清液中溶质的为Na2SO4、Ca（OH）2；③A中的两种物质恰好完全反应，B中的碳酸钠有剩余，则呈碱性的物质来自剩余的碳酸钠和反应生成的氢氧化钠，则上层清液中溶质的为Na2SO4、NaOH、Na2CO3；④A中的稀硫酸有剩余且恰好能与B中反应生成的氢氧化钠完全反应．呈碱性的物质来自B中的未反应完的碳酸钠，则上层清液中溶质的为Na2SO4、Na2CO3；⑤A中的稀硫酸有较多剩余能与B中反应生成的氢氧化钠完全反应外，还与B中剩余的碳酸钠溶液反应生成了呈碱性的碳酸氢钠，呈碱性的物质来自B中的未反应完的碳酸钠，则上层清液中溶质的为Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3．
故答案为：④Na2CO3（或NaHCO3）；⑤NaHCO3．
（2）【拓展探究】欲证明稀硫酸和NaOH稀溶液确实能发生反应只要证明其中的某种物质的性质发生变化或者量减少即可．①中加入硫酸铜溶液后无蓝色深浅生成说明稀硫酸和NaOH稀溶液混合后的溶液中无氢氧化钠了，从而说明了氢氧化钠溶液与稀硫酸反应了．②通过等量的氢氧化钠溶液不加稀硫酸需消耗的硫酸铜溶液的质量作比较，也可得出部分氢氧化钠溶液与稀硫酸反应了．除了硫酸铜溶液外，还可以用其他与氢氧化钠溶液反应有明显现象的物质来证明．如FeCl2、MgCl2等．
故答案为：①能
②在V1mLNaOH稀溶液中加入CuSO4溶液至沉淀不再产生时，消耗CuSO4溶液V3mL，若V3＞V2即可证明；
FeCl2（或MgCl2等）