Question

【題目】小明在實驗室發現一瓶天然堿樣品，其中可能含有碳酸鈉和碳酸氫鈉，他們是一對“好兄弟”，小明對他們的性質、組成和變化進行探究。

【查閱資料】

（1）20 ℃時，碳酸鈉溶解度是21.5克，碳酸氫鈉溶解度是9.6克。

（2）2NaHCO3+ Ca(OH)2= Na2CO3 +CaCO3↓+H2O

（3）Ca(HCO3)2 +Na2CO3= CaCO3↓+2NaHCO3

（4）CaCl2 稀溶液與 NaHCO3稀溶液混合無沉淀、與Na2CO3稀溶液混合有沉淀

Ⅰ．了解他們的性質

（1）有道菜叫豬肚炒大蒜，豬肚美味又營養，但最大的煩惱就是難以清洗，人們常加入碳酸鈉來去除油膩和異味，這是利用其溶液顯________（填“酸”或“堿”）性。

（2）20 ℃時，向飽和碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳，看到白色渾濁，小明經過推理可能發生化合反應，則生成物是______________，鈉鹽均溶于水，為什么渾濁呢？查閱資料：白色渾濁的原因是____________________________________________________。

（3）在老師的指導下，小明同學設計了如圖裝置，用碳酸鈉和碳酸氫鈉做了對比實驗。實驗中小試管內沾有無水硫酸銅粉末的棉花球變成藍色，a燒杯中石灰水無明顯現象，b燒杯中石灰水了現白色渾濁。

試回答：① 結論：_______（填“碳酸鈉”或“碳酸氫鈉”）受熱分解出水和CO2等物質 ；

②寫出b燒杯中發生反應的化學方程式________________。

Ⅱ．探究樣品的成分

【提出問題】天然堿樣品含有什么成分？

【假設猜想】

假設一：天然堿成分為碳酸氫鈉；

假設二：天然堿成分為碳酸鈉；

假設三：天然堿成分為____________________。

【實驗方案】

下列操作可選藥品：NaOH溶液、 稀鹽酸、 Ca(OH)2溶液、 CaCl2溶液

實驗操作	實驗現象	實驗結論
操作一：取天然堿樣品少量溶于足量水后，加入過量的___________(如果操作一有沉淀，則進行操作二)	無沉淀出現	假設一成立
操作二：待操作一中反應充分后過濾，并在濾液中加入過量的_________________，觀察。	__________	假設二成立
	現象略	假設三成立

【結論】假設一成立

Ⅲ．記錄變化的過程

（1）若該樣品為碳酸氫鈉，加入到盛有足量稀鹽酸的燒杯中（燒杯質量為116.9克），不斷用玻璃棒攪拌。反應過程用精密儀器測得燒杯和混合物的總質量（m）與反應時間（t）關系如圖所示，求所得溶液中溶質質量分數___________________。

【總結反思】

（2）小明同學在數據分析時發現，若依據上述操作及圖表測得的碳酸氫鈉質量比真實值大，則可能原因是__________________________________。

Answer 1

【答案】 堿性 NaHCO3 20 ℃時，碳酸氫鈉溶解度較小 碳酸氫鈉 Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O 碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物 CaCl2溶液 Ca(OH)2溶液 無沉淀出現 25% 會發出氯化氫或帶出水蒸氣

【解析】Ⅰ．（1）堿性物質可以與油脂反應，可用于去除油膩和異味，所以溶液顯堿性。

（2）飽和碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳，會發生Na2CO3+H2O+CO2 =2NaHCO3；由于20 ℃時，碳酸鈉溶解度是21.5克，碳酸氫鈉溶解度是9.6克，碳酸氫鈉溶解度較小，所以碳酸氫鈉會析出；

（3）①無水硫酸銅粉末的棉花球變成藍色，說明有水生成，a燒杯中石灰水無明顯現象，b燒杯中石灰水了現白色渾濁，說明a中無二氧化碳生成，而b中有二氧化碳生成，即得出碳酸氫鈉受熱會分解，碳酸鈉受熱不分解（或碳酸鈉比碳酸氫鈉穩定）的結論；

②氫氧化鈣和二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水；反應的化學方程式為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；

Ⅱ．【假設猜想】天然堿成分可能是碳酸氫鈉，也可能是碳酸鈉，或碳酸氫鈉和碳酸鈉；

【實驗方案】操作一：根據“CaCl2 稀溶液與 NaHCO3稀溶液混合無沉淀、與Na2CO3稀溶液混合有沉淀”取天然堿樣品少量溶于足量水后，加入過量的 CaCl2稀溶液，無沉淀出現，假設一成立；

操作二：待操作一中反應充分后過濾，并在濾液中加入過量的 Ca（OH）2溶液，如果不產生沉淀，說明假設二成立；

Ⅲ．從坐標讀出燒杯總質量的變化為：172.5-163.7=8.8g是生成二氧化碳的質量；

設產生8.8克二氧化碳需碳酸氫鈉的質量為x

　Na2CO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

58.5 44

　 x 8.8g

x=11.7g

所得溶液中溶質質量分數 ×100%=25%。

（7）稀鹽酸揮發出的HCl氣體隨CO2氣體排出，從而導致所測純度偏大（或水蒸氣隨CO2氣體排出，從而導致所測純度偏大）。