例談鹽酸和氫氧化鈉反應的實驗

酸堿中和反應是初中化學常見的一類復分解反應，其中又以鹽酸和氫氧化鈉反應最具代表性。但是他們之間的反應和一般的化學反應不同，沒有明顯的現象。如何確定鹽酸和氫氧化鈉之間發生了反應，是教學的重點，也是教學中的難點，在各種考試中也常常出現。現將實驗方法及典型習題歸納如下。

一、借助酸堿指示劑

圖1方法：在滴有酚酞的氫氧化鈉溶液中不斷滴加鹽酸。

現象：紅色逐漸消失。

方程式：HCl+NaOH=NaCl+H2O

解析：一開始出現紅色是由于氫氧化鈉溶液中電離出OH-，當鹽酸加入，OH-+H+=H2O，所以紅色會逐漸消失。并且當紅色恰好消失時說明加入的鹽酸和氫氧化鈉溶液恰好完全反應。

二、測pH值

方法：在鹽酸（或氫氧化鈉溶液）中不斷滴加氫氧化鈉溶液（或鹽酸），并測定在滴加不同滴數溶液后混合體系的pH值。

現象：

鹽酸中加氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液中加鹽酸

圖2圖3

解析：圖2表示向鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液時pH的變化過程。初始溶液pH<7；隨著氫氧化鈉溶液的加入，發生酸堿反應，pH增大；當恰好完全反應生成NaCl和H2O時，pH=7；氫氧化鈉溶液過量時，pH>7。圖3表示向氫氧化鈉溶液中加鹽酸，初始為堿溶液pH>7；隨著酸的加入，發生酸堿反應pH減小；當恰好完全反應生成氯化鈉和水時，pH=7；酸過量時，pH<7；兩個過程都是由于酸和堿發生反應導致pH值的改變，并且當pH=7時，兩物質恰好完全反應。

三、測定反應前后的溫度

圖4方法：在氫氧化鈉溶液中不斷滴加鹽酸，測定滴加不同滴數后混合體系的溫度。

現象：如圖4所示。

解析：由于酸和堿的反應是中和反應，且反應放熱，所以隨著反應的進行溫度逐漸升高。當溫度為最大值時兩物質恰好完全反應。

以上是最常規的判斷鹽酸和氫氧化鈉反應的實驗。但也不乏其他的方法，比如：

【例1】（2010·上海）在研究酸和堿的化學性質時，某小組同學想證明：稀H2SO4與NaOH溶液混合后，雖然仍為無色溶液，但確實發生了化學反應。請與他們一起完成實驗方案的設計、實施和評價。

①方案一：測定稀H2SO4與NaOH溶液混合前后的pH（20℃）。

測定某NaOH溶液的pH，pH7（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

將一定量的稀H2SO4加入該NaOH溶液中，混合均勻后測定其pH，pH小于7。

結論：稀H2SO4與NaOH溶液發生了化學反應，并過量。

②方案二：觀察。（根據圖5實驗步驟，概括方案要點）

圖5

結論：稀H2SO4與NaOH溶液發生了化學反應，反應的化學方程式為。

③上述兩個方案在設計思想上的相同點是。

④為了進一步獲取稀H2SO4與NaOH溶液確實發生了化學反應的證據，依據中和反應是（選填“放熱”、“吸熱”或“無熱量變化”）的反應，采用同溫下的稀H2SO4與NaOH（溶液）進行實驗，整個實驗中至少需要測定溶液溫度次。

解析：本題考查酸堿中和反應，①氫氧化鈉溶液是堿溶液，pH>7，反應后生成中性的硫酸鈉和水，若硫酸過量，溶液呈酸性，pH<7；②根據圖示可知此題是利用顏色的變化來確定他們之間發生了反應，所以在氫氧化鈉溶液中酚酞呈紅色，再向其中加入硫酸至紅色消失，說明堿被酸中和發生反應：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O。以上兩個實驗都是利用反應前后溶液性質的變化來確定酸和堿發生了反應，借助pH值的變化進行判斷，原理相似。④酸堿中和反應是一個典型的放熱反應，所以可以借助溫度的變化來確定，至少要知道3個溫度的點才能作圖。

【例2】（2010·南京）某化學興趣小組的同學在實驗室配制質量分數為8%的氫氧化鈉溶液，并用其測定某稀鹽酸中溶質的質量分數。

（1）配制200g質量分數為8%的氫氧化鈉溶液。

①計算：需要氫氧化鈉固體的質量為g，水的體積為mL（水的密度近似1g/cm3）。

②稱量：調節托盤天平平衡，將一個燒杯放在托盤天平的盤，稱量其質量。然后（按操作的先后順序選填字母），直至天平平衡。

A.將氫氧化鈉固體加入燒杯中

B.按需要添加砝碼、移動游碼

該步驟中用燒杯而不用紙稱量氫氧化鈉的原因是。

③溶解：用量筒量取所需的水，倒入盛有氫氧化鈉固體的燒杯里，攪拌，使其溶解，并冷卻至室溫。

④把配好的溶液裝入試劑瓶，塞好橡皮塞并貼上標簽。

圖6（2）圖6表示用上述配制的氫氧化鈉溶液與20g某稀鹽酸發生反應后溶液溫度的變化情況。

①根據曲線判斷，當加入氫氧化鈉溶液的質量為時，反應恰好完全進行。

②當加入15g氫氧化鈉溶液時，所得溶液中的溶質為（寫化學式）。

③計算該稀鹽酸中溶質的質量分數（請寫出計算過程）。

解析：本題就難度而言是比較容易的，是一道集溶液配制、圖像、計算、酸堿中和為一體的試題，要求學生理解圖像及最高點的含義，然后找出對應溶液的量，而后根據氫氧化鈉計算鹽酸的濃度。

以上是常規的確定酸堿發生反應的實驗以及相關試題。但也不僅僅局限在以上3種方法上，如2008年遵義的一道模擬題就很新穎。

【例3】（2008·遵義模擬）某化學興趣小組的同學在老師的指導下對酸堿中和反應進行探究。

【提出問題】能否用碳酸鉀溶液驗證硫酸與氫氧化鈉溶液發生中和反應。

【實驗藥品】稀硫酸、NaOH溶液、K2CO3溶液。

【實驗儀器】試管、滴管、10mL、量筒等。

【設計探究實驗】

小江同學的實驗：在試管中加入2mL稀硫酸，逐滴加入溶液，振蕩后，在加入V1mL溶液，實驗過程中無氣泡逸出。反應的化學方程式為。

小偉同學的實驗：在試管中加入2mL稀硫酸，逐滴加入NaOH溶液，振蕩后，再滴入K2CO3溶液，有氣泡逸出，繼續滴加K2CO3溶液至恰好無氣泡時，共消耗K2CO3溶液V2mL。

小明同學的判斷：小江同學的實驗說明能用K2CO3溶液來驗證；小偉的實驗還不能，需再做一個實驗才能說明。

實驗并判斷：另取一支試管，加入2mL稀硫酸，（寫出實驗步驟、現象和判斷依據）。

【結論】能用K2CO3溶液驗證硫酸與NaOH溶液發生中和反應。

【反思】在小江的實驗中，K2CO3溶液的作用是（填字母）。

A.只是反應物B.相當于指示劑C.作催化劑

解析：本題從微觀的角度可能更好理解。酸和堿反應，酸中的氫離子的量減少，則消耗的碳酸鉀就少；如果酸和堿不反應，消耗的NaOH溶液的量等于消耗等量酸的NaOH溶液的量。從而比較NaOH溶液的量來確定酸和堿之間發生了反應。

試題雖然不同，但萬變不離其宗。只要能準確的把握要點，抓住反應的本質，類似的問題都可以迎刃而解。

（責任編輯羅艷）