中和反應實驗探究

趙培龍

中和反應是初中化學的核心概念之一，在日常生活和工農業生產中有著廣泛的應用。酸和堿之間的中和反應有些無明顯現象，所以如何設計實驗驗證酸和堿是否發生反應、反應是否恰好完全是中考考查的重點和熱點。

[夯實基礎]

1. 實驗儀器：膠頭滴管、燒杯、玻璃棒等。

2. 實驗藥品：NaOH溶液、酚酞溶液、稀HCl等。

3. 實驗原理：NaOH + HCl -NaCl + H2O。

4. 實驗裝置：如圖1所示。

5. 實驗步驟：

（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，同時用玻璃棒攪拌;（3）當燒杯中溶液剛好變成無色時，停止加入稀HCl。

6. 實驗解釋：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，恰好完全反應時溶液呈中性，溶液由紅色變為無色。

[實驗拓展]

1. 改良實驗

實驗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，測量溶液的溫度;用膠頭滴管吸取稀HCl逐滴加入上述燒杯中，同時用玻璃棒攪拌;當燒杯中溶液恰好變為無色時，停止滴加。實驗過程中，溶液的酸堿性和溫度發生了什么變化？

實驗2：取實驗1所得溶液少許于一支試管中，向試管中滴加1滴NaOH溶液，溶液的顏色又發生什么變化？這說明了什么？

實驗3：用玻璃棒蘸取實驗1所得的溶液，加熱至蒸干，觀察到什么現象？

2. 改良優點

實驗1說明稀HCl可以與NaOH反應，且反應時放出熱量;實驗2從定量的視角說明，反應物的用量決定了反應進行的程度;實驗3說明中和反應的產物有“鹽”。上述實驗設計，有利于同學們了解中和反應的特征（放出熱量），認識中和反應的產物“鹽”（幫助同學們從生成物角度來判斷化學反應是否進行），同時培養了同學們定性研究和定量研究方法整合、實證思想的強化等化學學科的核心素養。

[實戰演練]

（2020·山東·臨沂）如圖2所示，某實驗小組的同學在進行酸堿中和反應的實驗時，向燒杯中的NaOH溶液加入稀HCl，一會兒后，發現忘記了滴加指示劑。因此，他們停止滴加稀HCl，并對燒杯內溶液中的溶質成分進行探究。

（1）從微觀角度分析，中和反應的實質是________________。

（2）探究燒杯內溶液中溶質的成分：

【提出問題】該燒杯內溶液中的溶質是什么？

【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。

【進行實驗】

方案二發生反應的化學方程式是____________________________。

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

（4）根據所學化學知識，驗證燒杯內溶液中的溶質含有HCl，除以上方案外，下列哪些物質單獨使用也能完成該實驗？______________（填序號）。

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

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

（2）【猜想】猜想①：當NaOH過量時，燒杯內溶液中的溶質為NaCl和NaOH;猜想②：當NaOH與HCl剛好完全反應時，燒杯內溶液中的溶質只有NaCl;猜想③：當稀HCl過量時，燒杯內溶液中的溶質為NaCl和HCl。

【進行實驗】方案一：若猜想①不正確，則溶液中不存在NaOH。取少量燒杯內溶液于試管中，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，溶液中有氣泡產生，說明溶液中含有HCl，Na2CO3與HCl反應生成NaCl、H2O和CO2，發生反應的化學方程式是2HCl + Na2CO3 ——2NaCl + H2O + CO2↑。

（3）在分析化學反應后所得物質成分時，除考慮生成物外還需考慮反應物是否有剩余。

（4）用pH試紙測定溶液的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，無法檢驗溶液中是否含有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。故本題應選擇AC。

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