Question

（10分）某学习小组的同学在学习了Na₂CO₃、NaHCO₃的性质后，了解到它们都能与盐酸反应产生CO₂气体，那么如何鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃呢？带着这样的疑问，他们进行了下列探究：

【查阅资料】（1）Ca(HCO₃)₂可溶于水；

（2）NaHCO₃固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水。

【猜    想】（1）甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

（2）乙同学认为可用CaCl₂溶液鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl₂溶液分别与Na₂CO₃溶液反应均有沉淀产生；又知道Ca(HCO₃)₂可溶于水，因此猜测澄清石灰水、CaCl₂溶液分别与NaHCO₃溶液混合不会产生沉淀，从而鉴别出两种溶液。

（3）丙同学认为固体Na₂CO₃、NaHCO₃可用加热的方法鉴别。

【实验探究】（1）甲同学在两支分别盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的试管中，各加入澄清石灰水，观察到两支试管中的现象相同，均产生了白色沉淀，实验结果与猜想不一致，即不能用澄清石灰水鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

（2）乙同学将CaCl₂溶液加入到分别盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的试管中，发现两支试管中也都产生了白色沉淀，实验结果出乎意料，但根据观察到的其他实验现象，他认为仍可用CaCl₂溶

液鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。

（3）丙同学分别取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固体于大试管中加热（如图所示）：

① 加热Na₂CO₃时，开始即见小试管中有少量气泡产生，继续加热，气泡逐渐减少，未见澄清石灰水变浑浊，

② 加热NaHCO₃时，丙同学观察到实验现象与①不同，证实了自己的猜想是合理的。

【问题讨论】（1）小组同学对上述实验展开了讨论，对甲同学的两个实验进行了比较，并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因（如图1、图2）。请写出Na₂CO₃与澄清石灰水发生反应的化学方程式                                         ；写出NaHCO₃与澄清石灰水混合时参与反应的离子：                 。

图1：澄清石灰水与Na₂CO₃溶液反应         

图2澄清石灰水与NaHCO₃溶液反应

（2）乙同学的两个实验中，大家对CaCl₂与Na₂CO₃溶液的反应比较熟悉，而对CaCl₂与NaHCO₃溶液混合产生的现象难以理解，同学们又进一步查阅了资料，了解到CaCl₂与NaHCO₃溶液可发生如下反应：CaCl₂+2NaHCO₃＝CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O,因而同学们知道了乙同学是通过观察到                现象来鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的。

至于CaCl₂与NaHCO₃溶液为什么能发生上述反应，老师指出其反应原理较复杂，有待于今后学习中进一步探究。

（3）丙同学在加热Na₂CO₃固体时，开始产生少量气泡的原因是              ；根据你分析：Na₂CO₃受热        分解（填“易”或“不易”）。在加热NaHCO₃固体时，丙同学观察到的实验现象是                   （任写一种）。

【拓展应用】（1）固体Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通过                 方法除去。

（2）把105g氯化钙溶液与100g5.3%的碳酸钠溶液混合，恰好完全反应，则反应所得溶液中溶质的质量分数是多少？（写出完整的解题过程）。

 

Answer 1

【答案】

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

（2）气泡产生（3）试管中的空气受热体积膨胀；  不易；   澄清石灰水变浑浊（合理就给分）

【拓展应用】（1）      加热     

（2）2.925%

【解析】[问题讨论]（1）通过分析图中有关反应物混合前后离子的变化，可以写出反应方程式和参与反应的离子．

（2）根据所给信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知该反应既有白色沉淀又有气体产生，而碳酸钠和

CaCl2溶液反应只有沉淀生成．

[拓展应用]（1）因为碳酸氢钠不稳定，可用加热进行除杂

（2）当氯化钙与碳酸钠恰好完全反应时，过滤，所得溶液为氯化钠溶液，其中溶质氯化钠质量为样品中氯化钠与反应生成氯化钠的质量和，利用质量守恒定律，求得反应后溶液的质量，利用溶液中溶质的质量分数计算公式计算所得溶液中溶质的质量分数．

（2）解：设反应生成氯化钠的质量为x,生成碳酸钙的质量为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：反应所得溶液中氯化钠的质量分数是2.925%