實(shí)驗(yàn)活動(dòng)7酸、堿的化學(xué)性質(zhì)

魏海

本實(shí)驗(yàn)旨在加深學(xué)生對(duì)酸、堿化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，并借助酸、堿的性質(zhì)解釋生活中的一些現(xiàn)象，從而培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

一、比較酸、堿與指示劑的作用

1.實(shí)驗(yàn)操作

（1）在一塊點(diǎn)滴板空穴中分別滴上幾滴稀硫酸、稀鹽酸、稀氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液，然后在幾種溶液里分別滴入2滴紫色的石蕊溶液；在另一塊點(diǎn)滴板空穴中也分別滴上幾滴稀硫酸、稀鹽酸、稀氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液，然后在幾種溶液里分別滴入2滴無色的酚酞溶液（見圖1）。

（2）觀察到：石蕊溶液遇酸溶液變紅色，遇堿溶液變藍(lán)色；酚酞溶液遇酸溶液不變色，遇堿溶液變紅色。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）紫色的石蕊溶液遇酸溶液變紅色，遇堿溶液變藍(lán)色。

（2）無色酚酞溶液遇酸溶液不變色，遇堿溶液變紅色。

二、探究酸、堿的化學(xué)性質(zhì)

1.酸與金屬、金屬氧化物的反應(yīng)

（1）實(shí)驗(yàn)操作：將一枚生銹的鐵釘放入試管中，然后倒入少許稀鹽酸（使鐵釘一半浸入酸中）。一會(huì)兒鐵銹逐漸溶解，溶液變?yōu)辄S色，再過一會(huì)兒，溶液中冒氣泡。取出鐵釘，洗凈后發(fā)現(xiàn)，浸在酸中的部分呈現(xiàn)銀白色，而上半部鐵釘仍然銹跡斑斑。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酸溶液能與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣，能與金屬氧化物反應(yīng)生成可溶性鹽。有關(guān)化學(xué)方程式：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，F(xiàn)e+2HCl=FeCl2+H2↑。

（3）注意事項(xiàng)：將生銹的鐵釘放入試管中時(shí)，按照“一橫、二放、三慢豎”的要求操作，不能將鐵釘直接投入試管，以免擊穿試管底部。

2.酸與堿的反應(yīng)

（1）氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)。

①實(shí)驗(yàn)操作：在一支試管中加入1 mL氫氧化鈉溶液，滴入2滴酚酞溶液；再用滴管慢慢滴入稀鹽酸，并不斷振蕩試管，至溶液恰好變?yōu)闊o色；取完全褪色后的溶液1 mL，放入蒸發(fā)皿中蒸干。

②現(xiàn)象及分析：氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液后變?yōu)榧t色，說明氫氧化鈉溶液顯堿性；當(dāng)逐滴滴入稀鹽酸后，溶液褪為無色，說明氫氧化鈉已不存在，進(jìn)而說明氫氧化鈉已被鹽酸反應(yīng)；將反應(yīng)后的無色溶液蒸干，得白色固體，此白色固體不是反應(yīng)物鹽酸，因?yàn)辂}酸受熱揮發(fā)；不是反應(yīng)物氫氧化鈉，因?yàn)槿芤杭t色已經(jīng)褪去，顯然，白色固體是鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的產(chǎn)物，由鹽酸、氫氧化鈉的化學(xué)式（HCl、NaOH）可知，白色固體是氯化鈉。

③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氫氧化鈉溶液能與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)，生成鹽和水，即NaOH+HCl=NaCl+H2O。

（2）氫氧化鈣溶液與稀鹽酸反應(yīng)。

①實(shí)驗(yàn)操作：用藥匙的小端，取等質(zhì)量的氫氧化鈣兩份，放入兩支試管中；分別加入1mL的蒸餾水，振蕩，再各滴入2滴酚酞溶液；接下來，向其中一支試管中加入1 mL的蒸餾水，并充分振蕩，在另一支試管中加入1 mL的稀鹽酸，并充分振蕩。

②現(xiàn)象及分析：極少的氫氧化鈣加入水后，得到渾濁液體，說明其溶解性較小（微溶）；滴入酚酞溶液后，溶液顯紅色，說明氫氧化鈣溶液顯堿性；加入蒸餾水后紅色不褪去，說明溶液稀釋后化學(xué)性質(zhì)不變；滴加稀鹽酸后，紅色褪去，說明氫氧化鈣被鹽酸反應(yīng)了；得到的溶液澄清，說明氫氧化鈣與鹽酸反應(yīng)生成了易溶于水的物質(zhì)。

③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氫氧化鈣微溶于水；氫氧化鈣溶液顯堿性；氫氧化鈣能與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水，即Ca（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2O。

對(duì)比上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)還可知，酸、堿溶液具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)。

（3）注意事項(xiàng)。

①酸堿中和過程中要不斷振蕩，既能使溶液充分接觸，也能防止滴入過量的鹽酸。

②氫氧化鈣微溶于水，取用量要很少。

3.堿與鹽的反應(yīng)

（1）實(shí)驗(yàn)操作：在試管中加入2 mL硫酸銅溶液，然后用滴管向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液，觀察到有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)；再向藍(lán)色沉淀中加入稀鹽酸，沉淀消失，又得到藍(lán)綠色溶液。

（2）現(xiàn)象分析：硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色氫氧化銅沉淀，即CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4；氫氧化銅能與鹽酸反應(yīng)（屬于中和反應(yīng)），得到藍(lán)綠色的氯化銅溶液，即Cu（OH）2+2HCl=CuCl2+2H2O。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：堿能與某些鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成另一種鹽和另一種堿。

三、疑難解答

1.酸或堿溶液具有相似化學(xué)性質(zhì)的原因

酸或堿的水溶液（如鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液）均能導(dǎo)電，因此這些溶液中存在自由移動(dòng)的離子。如HCl在水中可以解離出H+和 Cl-，H2SO4在水中會(huì)解離出H+和SO2-4，NaOH在水中會(huì)解離出Na+和OH-，Ca（OH）2在水中會(huì)解離出Ca2+和OH-。顯然，酸溶于水都能解離出H+，堿溶于水都能解離出OH-，即不同的酸溶液里都含有相同的H+，不同的堿溶液里都含有相同的OH-，所以酸或堿的溶液具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)。

2.復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件

上面涉及的中和反應(yīng)，鹽酸與鐵銹的反應(yīng)，硫酸銅與氫氧化鈉的反應(yīng)，都屬于復(fù)分解反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，不僅涉及對(duì)產(chǎn)物的要求，其實(shí)對(duì)反應(yīng)物的性質(zhì)也有要求。

（1）酸+鹽→新鹽+新酸。

反應(yīng)物中酸必須可溶，生成物中至少有一種物質(zhì)是氣體、沉淀或水，如H2SO4+Ba（NO3）2=2HNO3+BaSO4↓。

（2）酸+金屬氧化物→鹽+水。

反應(yīng)物中的酸必須是可溶性酸，如6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O。

（3）酸+堿→鹽+水。

反應(yīng)物中至少有一種物質(zhì)是可溶的，如H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O。endprint

（4）堿+鹽→新堿+新鹽。

反應(yīng)物全可溶，生成物中至少有一種物質(zhì)是沉淀或氣體，如Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH。

（5）鹽+鹽→兩種新鹽。

反應(yīng)物全可溶，生成物中有沉淀，如K2CO3+Ba（NO3）2=2KNO3+BaCO3↓。

綜上，復(fù)分解反應(yīng)的條件歸納起來就是：反應(yīng)物中，有酸酸溶、無酸兩溶；生成物中，要有氣體、沉淀或水生成。

四、例題導(dǎo)學(xué)

【例1】（2015·重慶）硫酸廠的廢水中因含硫酸而顯酸性，需要處理呈中性后才能排放。某興趣小組的同學(xué)取少量廢水按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（1）驗(yàn)證廢水酸性。往廢水中滴加石蕊溶液，溶液變，說明廢水呈酸性。

（2）處理廢水。該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)方案。

方案一：用熟石灰處理廢水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

方案二：用BaCl2處理廢水，觀察到廢水中出現(xiàn)。

經(jīng)過分析，同學(xué)們認(rèn)為方案二沒有達(dá)到處理廢水的目的，因?yàn)樘幚砗蟮膹U水中含有較多的。

【解析】（1）往廢水中滴加石蕊溶液，溶液變紅色，說明廢水呈酸性。（2）用熟石灰處理廢水，該反應(yīng)生成硫酸鈣和水。用BaCl2處理廢水，反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和鹽酸（BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl），所以觀察到廢水中出現(xiàn)白色沉淀，但是，這樣處理后的廢水中含有較多的鹽酸。

【答案】（1）紅色（2）Ca（OH）2+H2SO=CaSO4 +2H2O白色沉淀（或渾濁）鹽酸

【例2】（2015·福州）將足量的稀鹽酸加入一定量的鐵、銅混合物中，寫出其中反應(yīng)的化學(xué)方程式：。圖2是實(shí)驗(yàn)過程生成氣體或剩余固體的質(zhì)量隨反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系，其中表示正確的是（填字母）。

【解析】銅與稀鹽酸不反應(yīng)，鐵與稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣。在反應(yīng)過程中，不斷產(chǎn)生氫氣，當(dāng)鐵反應(yīng)完全，氫氣的質(zhì)量不再增加，A項(xiàng)正確；在反應(yīng)過程中，剩余的固體逐漸減少，但不會(huì)為零，因?yàn)殂~仍然存在，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。

【答案】Fe+2HCl=FeCl2+H2↑A、C

五、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練

1.下列有關(guān)說法中，不正確的是（）

A.酸溶液中都含有H+，所以有相似的化學(xué)性質(zhì)

B.酸、堿在水溶液中都可解離出帶電的粒子

C.在實(shí)驗(yàn)室，常用燒堿來干燥某些氣體

D.不溶于水的酸也能使紫色石蕊溶液變紅

2.下列物質(zhì)長期敞口放置在空氣中，質(zhì)量增加而不變質(zhì)的是（）

A.濃硫酸B.氫氧化鈉溶液

C.鐵粉D.氫氧化鈣

3.以下說法中，不正確的是（）

A.酸中都含有氫元素，只要含有氫元素的化合物都是酸

B.氧化物中含有氧元素，但含氧元素的化合物不一定是氧化物

C.離子是帶電粒子，但帶電的粒子不一定是離子

D.中和反應(yīng)一定是復(fù)分解反應(yīng)

4.某同學(xué)在油菜地不慎被蜜蜂蜇傷，蜜蜂的刺液呈酸性，為了減輕痛癢，宜在蜇傷處涂抹的物質(zhì)是（）

A.牛奶（pH≈6）B.蘋果汁（pH≈3）

C.牙膏（pH≈9）D.礦泉水（pH≈7）

5.下列應(yīng)用與中和反應(yīng)原理無關(guān)的是（）

A.用濃硫酸干燥濕潤的氧氣

B.用熟石灰改良酸性土壤

C.服用含氫氧化鋁的藥物治療胃酸過多

D.用氫氧化鈉溶液洗滌石油產(chǎn)品中的殘留硫酸

6.把盛有5 g 16%的NaOH溶液的短試管放入盛有10 g 16%的CuSO4溶液的錐形瓶里，見圖3。傾斜錐形瓶直到使兩溶液充分混合，混合后不可能的是（）

A.產(chǎn)生藍(lán)色沉淀0.98 g

B.錐形瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量不變

C.所得溶液的Na2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于9.5%

D.所得的Na2SO4溶液質(zhì)量與原CuSO4溶液質(zhì)量相等

7.物質(zhì)X、Y之間存在如下關(guān)系：X+2NaOH=2Y+Cu（OH）2↓，則（）

A.X一定是Cu（NO3）2

B.X的相對(duì)分子質(zhì)量比Y大

C.Y中陰離子的化合價(jià)為-2

D.該反應(yīng)類型為置換反應(yīng)

8.氫氧化鋁是一種不溶于水的白色固體，能與稀鹽酸反應(yīng)，也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

A.向稀鹽酸中加入氫氧化鋁，發(fā)生中和反應(yīng)

B.在NaAlO2中鋁元素的化合價(jià)為+3

C.氫氧化鋁屬于氧化物

D.向氯化鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，后白色沉淀又消失

9.某?；瘜W(xué)小組在利用硫酸和氫氧化鈉溶液探究酸堿中和反應(yīng)時(shí)，利用數(shù)字化傳感器測得燒杯中溶液pH的變化圖像（見圖4）。下列說法正確的是（）

A.圖中c點(diǎn)所示溶液呈堿性

B.圖中a點(diǎn)所示溶液中，含有的溶質(zhì)是Na2SO4和H2SO4

C.該實(shí)驗(yàn)是將氫氧化鈉溶液逐滴滴入盛有硫酸的燒杯中

D.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的pH變化過程證明酸和堿發(fā)生了中和反應(yīng)

10.將等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液混合，混合后的溶液不能與下列哪種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)（）

A.Ba（OH）2B.Fe

C.HClD.FeCl3

11.構(gòu)建模型和構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的學(xué)習(xí)方法，李華同學(xué)利用左手構(gòu)建酸的性質(zhì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（見圖5）。請(qǐng)結(jié)合圖示回答下列問題。endprint

（1）如用濕潤的pH試紙測定稀硫酸的pH，則結(jié)果會(huì)（填“偏大”“偏小”或“無影響”）。

（2）圖5中①的現(xiàn)象是。

（3）寫出一個(gè)符合圖5中③的化學(xué)方程式：。

（4）圖5中性質(zhì)④屬于（填基本反應(yīng)類型）反應(yīng)。

（5）圖5中⑤的性質(zhì)在工業(yè)上可用于（填用途）。

12.氧化鈣俗稱生石灰，某同學(xué)針對(duì)氧化鈣設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

（1）A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。分離B中難溶物的操作Ⅰ叫做。

（2）如果要用實(shí)驗(yàn)證明C中不是水而是一種溶液，可以選擇下列中的（填序號(hào)）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①稀鹽酸②酚酞溶液

③二氧化碳④氯化鈉溶液

（3）操作Ⅱ是加入某種物質(zhì)使無色澄清液出現(xiàn)白色固體，如果加入的是飽和碳酸鈉溶液，白色固體的化學(xué)式是；如果加入的是固體氫氧化鈉（全部溶解），白色固體的化學(xué)式是。

13.鹽酸是一種重要的化工產(chǎn)品，也是實(shí)驗(yàn)室中重要的化學(xué)試劑。

（1）增大壓強(qiáng)，HCl由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，從微觀的角度分析，該變化過程中改變的是。

（2）在鹽酸中加入過量的鐵粉，充分反應(yīng)：

①可以看到的現(xiàn)象是。

②圖7表示該反應(yīng)前后溶液中存在的主要離子， 請(qǐng)寫出每種圖形代表的離子（填離子符號(hào)）。

③下列金屬中，能與鹽酸發(fā)生類似反應(yīng)的是（填字母）。

A.CuB.Mg C.AlD.Ag

14.興趣小組的同學(xué)在做鎂條和鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，試管外壁很燙，試管口出現(xiàn)白霧。白霧是什么呢？

Ⅰ.同學(xué)們作出猜想。

猜想一：是小水滴。因?yàn)辂}酸中的水受熱會(huì)汽化上升，在試管口（填物態(tài)變化名稱）成小水滴。

猜想二：是鹽酸小液滴。因?yàn)闈恹}酸具有性，若實(shí)驗(yàn)中使用的鹽酸濃度過高，試管口就會(huì)形成鹽酸小液滴。

同學(xué)們將干燥的藍(lán)色石蕊試紙放在內(nèi)有正在反應(yīng)的鎂條和鹽酸的試管口，試紙變紅，證明猜想二是合理的。

Ⅱ.小柯提出質(zhì)疑。

為什么剛才打開盛放實(shí)驗(yàn)所用鹽酸的試劑瓶，瓶口沒有白霧，卻在反應(yīng)過程中出現(xiàn)白霧？

小柯聯(lián)系反應(yīng)時(shí)試管外壁很燙，于是猜想：白霧的形成可能與溫度有關(guān)。

他用試管取少量鹽酸，將干燥的藍(lán)色石蕊試紙放在試管口，試紙不變紅；然后（填操作），試紙變紅。

得出結(jié)論：這種鹽酸濃度并不高，是鎂和鹽酸反應(yīng)放熱促使鹽酸形成白霧。

15.氫氧化鈉和氫氧化鈣是兩種常見的堿。李紅同學(xué)將兩種堿的溶液分別裝入試管A、B 中，并進(jìn)行了如圖8所示的三組實(shí)驗(yàn)。

（1）實(shí)驗(yàn)1中，兩支試管的溶液都變成色。

（2）實(shí)驗(yàn)2中，若B 盛裝的是NaOH 溶液，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）實(shí)驗(yàn)3中，李紅同學(xué)向兩支試管吹氣，A 中有白色沉淀生成，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。B 中無現(xiàn)象，為了探究吹氣后B 中溶質(zhì)的成分，李紅進(jìn)行了如下探究。

【提出猜想】

猜想1：溶質(zhì)只有氫氧化鈉；

猜想2：溶質(zhì)只有碳酸鈉；

猜想3：溶質(zhì)有氫氧化鈉和碳酸鈉；

……

【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

取B 中少量溶液，加入澄清石灰水至不再產(chǎn)生沉淀為止，過濾后取上層清液，向其中加幾滴酚酞溶液

產(chǎn)生白色沉淀溶液呈現(xiàn)紅色猜想3成立

【反思與評(píng)價(jià)】

老師評(píng)價(jià)李紅得出的結(jié)論不正確，是因?yàn)椴孪耄ㄌ顢?shù)字）也會(huì)產(chǎn)生相同的現(xiàn)象。如果要驗(yàn)證“猜想3成立”，必須要換試劑，將溶液換成溶液。

附：對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練參考答案

1.D2.A3.A4.C5.A6.D7.B

8.C9.D10.B

11.（1）偏大（2）石蕊溶液變成紅色（3）H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl（合理即可）（4）復(fù)分解（5）除鐵銹（合理即可）

12.（1）CaO+H2O=Ca（OH）2過濾（2）②③（3）CaCO3Ca（OH）2

13.（1）分子的間隔（2）①固體部分溶解，溶液由無色變?yōu)闇\綠色，有氣泡產(chǎn)生②H+

Cl-Fe2+③B、C

14.液化揮發(fā)加熱試管，將干燥的藍(lán)色石蕊試紙放在試管口

15.（1）紅（2）2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓（3）Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O【反思與評(píng)價(jià)】2氫氧化鈣

氯化鈣（或硝酸鈣）endprint