Question

科学探究是学习化学重要而有效的学习方法。某校化学兴趣小组的同学以“酸碱中和反应”为课题进行探究。小宇同学向烧杯中的氢氧化钠溶液中滴加稀硫酸，一会儿后发现忘了滴加酸碱指示剂，于是他停止滴加稀硫酸。同学们纷纷对实验后烧杯中溶液中含有哪些溶质展开了讨论。

（提出问题）实验后的烧杯中溶质含有哪些物质？

（提出猜想）猜想一：溶质中只有Na₂SO₄；

猜想二：溶质中可能是Na₂SO₄和NaOH；

猜想三：溶质中可能是_____。

（查阅资料）Na₂SO₄溶液呈中性。

（实验探究）小宇同学设计如下的实验方案

	方法步骤	实验现象	实验结论
方案一	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，滴入几滴无色酚酞溶液	溶液不变红色	猜想一正确 猜想二不正确
方案二	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，滴加BaCl2溶液	出现白色沉淀	猜想三正确
方案三	取少量烧杯中的溶液于洁净的试管中，加入少量的黑色CuO粉末，振荡	_____	猜想三正确

（方案评价）同学们对小宇上述的方案讨论后认为：

①方案一存在缺陷，该方案不能证明猜想一是正确的，其原因是_____。

②方案二也不能证明猜想三是正确的，理由是_____。

③同学们经过讨论，一致认为方案三能够证明猜想三是正确的，并讨论除此方案外，还可以向烧杯的溶液中加入活泼金属、碳酸盐等物质进行证明。

（实验反思）在分析化学反应后所得物质成分时，还需考虑反应物的用量。

（学科渗透）如图1所示，小宇同学在进行溶液导电性的实验时，将电极两端插入稀H₂SO₄中。闭合开关，小灯泡正常发光，然后逐滴向稀H₂SO₄中加入Ba（OH）₂溶液至过量，请推测小灯泡的发光情况为_____；发生反应的化学方程式是_____。

（反思应用）利用如图2所示装置来验证CO₂气体的性质，要证明CO₂与NaOH溶液能够发生反应，可先加氢氧化钠溶液，再加盐酸，气球的变化是_____。

（方法感悟）在化学实验中，可通过验证反应后生成物的存在，来验证某化学反应的发生。

Answer

Na2SO4和H2SO4 黑色固体逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色 酸性和中性溶液都不能使无色酚酞溶液变红（合理即可） Na2SO4和H2SO4都能与BaCl2溶液反应生成白色沉淀 小灯泡先逐渐变暗至熄灭，再逐渐变亮 H2SO4＋Ba（OH）2=BaSO4↓＋2H2O 先变大后变小直到恢复原状（合理即可）

【解析】

【提出猜想】反应后的溶液中可能酸过量，也可能碱过量，还可能是酸碱恰好完全反应，所以猜想三是Na2SO4和H2SO4.【实验探究】根据实验结论“猜想三正确”，可知溶液中含有H2SO4，加入的CuO能与H2SO4反应生成蓝色的CuSO4溶液。【方案评价】①由于酸性和中性溶液都不能使无色酚酞溶液变色，无法判断溶质成分；②Na2SO4和H2SO4都能与BaCl2溶液反应产生白色沉淀，故该方案也不合理。【学科渗透】向稀H2SO4中逐渐加入Ba（OH）2溶液，反应生成BaSO4白色沉淀和水，溶液中所含能导电的离子的浓度逐渐减小，小灯泡的亮度变暗；当H2SO4和Ba（OH）2恰好完全反应时，烧杯内的水中不含能导电的离子，此时小灯泡熄灭；继续加入Ba（OH）2溶液后，溶液中含有Ba2＋和OH－，小灯泡又逐渐变亮。【反思应用】先向瓶内加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液能和二氧化碳反应生成碳酸钠，导致瓶内压强减小，在外界大气压的作用下，气球逐渐胀大；然后向瓶内加入盐酸，盐酸与碳酸钠溶液反应放出二氧化碳，又能使瓶内压强恢复到初始状态，该过程中能看到气球逐渐变小直到恢复原状。