Question

（10分）某學習小組的同學在學習了Na₂CO₃、NaHCO₃的性質后，了解到它們都能與鹽酸反應產生CO₂氣體，那么如何鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃呢？帶著這樣的疑問，他們進行了下列探究：

【查閱資料】（1）Ca(HCO₃)₂可溶于水；

（2）NaHCO₃固體受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水。

【猜    想】（1）甲同學認為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

（2）乙同學認為可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

甲、乙兩同學的猜想是依據澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與Na₂CO₃溶液反應均有沉淀產生；又知道Ca(HCO₃)₂可溶于水，因此猜測澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與NaHCO₃溶液混合不會產生沉淀，從而鑒別出兩種溶液。

（3）丙同學認為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別。

【實驗探究】（1）甲同學在兩支分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，各加入澄清石灰水，觀察到兩支試管中的現象相同，均產生了白色沉淀，實驗結果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

（2）乙同學將CaCl₂溶液加入到分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，發現兩支試管中也都產生了白色沉淀，實驗結果出乎意料，但根據觀察到的其他實驗現象，他認為仍可用CaCl₂溶

液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

（3）丙同學分別取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體于大試管中加熱（如圖所示）：

① 加熱Na₂CO₃時，開始即見小試管中有少量氣泡產生，繼續加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，

② 加熱NaHCO₃時，丙同學觀察到實驗現象與①不同，證實了自己的猜想是合理的。

【問題討論】（1）小組同學對上述實驗展開了討論，對甲同學的兩個實驗進行了比較，并從物質在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖1、圖2）。請寫出Na₂CO₃與澄清石灰水發生反應的化學方程式                                         ；寫出NaHCO₃與澄清石灰水混合時參與反應的離子：                 。

圖1：澄清石灰水與Na₂CO₃溶液反應         

圖2澄清石灰水與NaHCO₃溶液反應

（2）乙同學的兩個實驗中，大家對CaCl₂與Na₂CO₃溶液的反應比較熟悉，而對CaCl₂與NaHCO₃溶液混合產生的現象難以理解，同學們又進一步查閱了資料，了解到CaCl₂與NaHCO₃溶液可發生如下反應：CaCl₂+2NaHCO₃＝CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O,因而同學們知道了乙同學是通過觀察到                現象來鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的。

至于CaCl₂與NaHCO₃溶液為什么能發生上述反應，老師指出其反應原理較復雜，有待于今后學習中進一步探究。

（3）丙同學在加熱Na₂CO₃固體時，開始產生少量氣泡的原因是              ；根據你分析：Na₂CO₃受熱        分解（填“易”或“不易”）。在加熱NaHCO₃固體時，丙同學觀察到的實驗現象是                   （任寫一種）。

【拓展應用】（1）固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過                 方法除去。

（2）把105g氯化鈣溶液與100g5.3%的碳酸鈉溶液混合，恰好完全反應，則反應所得溶液中溶質的質量分數是多少？（寫出完整的解題過程）。

 

Answer 1

【答案】

（1）Ca(OH)₂  + Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaOH      Ca²⁺ 、 OH^— 、 HCO₃^—（答全才給分）

（2）氣泡產生（3）試管中的空氣受熱體積膨脹；  不易；   澄清石灰水變渾濁（合理就給分）

【拓展應用】（1）      加熱     

（2）2.925%

【解析】[問題討論]（1）通過分析圖中有關反應物混合前后離子的變化，可以寫出反應方程式和參與反應的離子．

（2）根據所給信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知該反應既有白色沉淀又有氣體產生，而碳酸鈉和

CaCl2溶液反應只有沉淀生成．

[拓展應用]（1）因為碳酸氫鈉不穩定，可用加熱進行除雜

（2）當氯化鈣與碳酸鈉恰好完全反應時，過濾，所得溶液為氯化鈉溶液，其中溶質氯化鈉質量為樣品中氯化鈉與反應生成氯化鈉的質量和，利用質量守恒定律，求得反應后溶液的質量，利用溶液中溶質的質量分數計算公式計算所得溶液中溶質的質量分數．

（2）解：設反應生成氯化鈉的質量為x,生成碳酸鈣的質量為y  （格式1分）

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl

106     100       117

   100g×5.3%  y         x

    

x = 5.85g（1分）            y = 5g

答：反應所得溶液中氯化鈉的質量分數是2.925%