Question

(11分)某化學小組設計實驗探究碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質，實驗如下：取兩支試管分別加入10 mL相同濃度的稀鹽酸，將兩個各裝有0 5 g的Na₂CO₃和NaHCO₃粉末的小氣球分別套在兩個試管上，將氣球內的固體粉末同時倒人試管中，已知鹽酸足量，觀察實驗現象。

(l)兩支試管中均產生氣體，其中產生氣體較快的為________(填“試管I”或“試管II”)，投入________（填化學式）的試管中氣球變得比較大。
（2）甲同學觸摸上述兩試管，發現試管I變冷，試管Ⅱ變熱，由此提出不管其狀態如何，NaHCO₃與HCl反應為吸熱反應，Na₂CO₃與HCl反應為放熱反應。
為進一步探究Na₂CO₃、NaHCO₃與鹽酸反應的能量變化，乙同學進行下列實驗，操作步驟為：①向試劑1中加入試劑2，攪拌、測定溫度；②靜置、測定溫度；③再加入試劑3．攪拌、測定溫度、記錄。得到以下數據：

上述實驗需要用到的玻璃儀器有________。
乙同學可得出結論：
①NaHCO₃的溶解過程________（填“吸熱”或“放熱”，下同）；Na₂CO₃的溶解過程________。
②CO₃^2－與H^＋反應為一反應（填“放熱”或“吸熱”，下同），HCO₃^－與H^＋反應為________反應。
（3）比較甲乙同學的實驗，你認為 ________（填“甲”或“乙”）的實驗方案更合理、更嚴密。

Answer 1

（1）試管I；NaHCO₃；
（2）燒杯、玻璃棒、溫度計；①吸熱、放熱；②放熱、吸熱；
（3）乙

試題分析：（1）碳酸氫鈉與碳酸鈉與等濃度的鹽酸反應，碳酸氫鈉的反應速率快，因為碳酸氫鈉只需結合1個氫離子就可生成二氧化碳氣體，所以產生氣體較快的是試管I，等質量的碳酸氫鈉與碳酸鈉與足量鹽酸反應，碳酸氫鈉產生的氣體多，所以投入NaHCO₃的試管中氣球變得比較大。
（2）根據實驗操作判斷，需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒、溫度計；
①從表中數據可知當時室溫是19．0ºC，碳酸氫鈉溶解后溫度低于19．0 ºC，說明碳酸氫鈉的溶解過程吸熱；同理碳酸鈉的溶解過程是放熱；
②碳酸鈉與鹽酸的反應分2步，CO₃^2－+H^＋=HCO₃^－，HCO₃^－+ H^＋=H₂O+CO₂↑，由碳酸氫鈉的反應溫度判斷HCO₃^－與H^＋反應為吸熱反應，而碳酸鈉與鹽酸的反應是放熱反應，所以碳酸鈉與鹽酸反應的第一步是放熱反應；
（3）乙同學的實驗方案更合理，甲同學的判斷可能是因為溶解過程的熱效應造成的溫度的差異，不能說明是反應的熱效應造成的，乙同學通過比較反應后的溫度，判斷反應的熱效應，與甲相比更有說服力。