Question

某实验小组欲通过以下实验来探究Na₂CO₃和NaHCO₃两种物质的性质。
（1）称取两种固体各2 g，分别放入两个小烧杯中，再各滴加10 mL 蒸馏水，振荡，测量温度变化；待固体充分溶解，并恢复至室温后，向所得溶液中各滴入2滴酚酞试液。
① 发现Na₂CO₃固体完全溶解，而NaHCO₃固体有剩余，由此得到结论                            。
② 同学们在两烧杯中还观察到了其它现象。其中，盛放Na₂CO₃的烧杯中出现的现象是    （填字母序号）。
A．溶液温度下降  B．溶液温度升高    C．滴入酚酞后呈浅红色       D．滴入酚酞后呈红色
（2）如下面左图所示分别加热A、B固体，发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，但一段时间后浑浊又变澄清。请用化学方程式解释澄清石灰水中发生的现象                    。

（3）如上图所示，在气密性良好的装置I和II中分别放入试剂，将气球内的固体同时倒入试管中。
两试管中均产生气体，         （填“I”或“II”）的反应程度更为剧烈。
② 反应结束后，气球均有膨胀，恢复至室温。下列说法正确的是         。
A．装置I的气球体积较大             B．装置II的气球体积较大
C．生成气体的体积根据盐酸计算       D．生成气体的体积根据固体计算
（4）将两种固体分别配制成0.5 mol·L^-1的溶液，探究与0.5 mol·L^-1CaCl₂溶液反应的情况

实验方案	预测现象	预测依据	实际结果
实验1：向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液	有白色 沉淀	Na2CO3溶液中的CO32-浓度较大，能与CaCl2发生反应。	有白色沉淀
实验2：向2 mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液	无白色 沉淀	NaHCO3溶液中的CO32-浓度很小，不能与CaCl2反应。	有白色沉淀出现，同时有少量气泡冒出。

 
请写出上述实验过程中发生的反应的离子方程式：
实验1：                                   ；实验2：                                  。

Answer 1

（1）①同温度下，Na₂CO₃比NaHCO₃易溶于水（2分，不说明温度条件的扣1分）
②B、D（2分）
（2）Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O（2分）      CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂（2分）
（3）①Ⅰ（2分）   （2）A、C（2分，少选1个得1分，错选、不选不得分）
（4）实验1：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓（2分）     实验2：Ca²⁺+2HCO₃^-=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O（2分）

解析试题分析： （1）本题探究的Na₂CO₃和NaHCO₃两种物质都是我们中学阶段非常熟知的两种钠盐，这两种物质进行对比，很多性质可以直接结合我们所学内容得出。此处称取等量的两种物质溶解，发现Na₂CO₃固体完全溶解，而NaHCO₃固体有剩余，说明在相同温度下Na₂CO₃固体的溶解度要大于NaHCO₃固体。这两种钠盐溶解均是放热的，所以会使体系温度升高。同时它们均是强碱弱酸盐，水解呈碱性使酚酞变红。故选BD。
（2）NaHCO₃ 受热易分解产生CO₂，使澄清石灰水变浑浊，但是通了一段时间的CO₂后，产生的沉淀CaCO₃又与过量的CO2反应生成了可溶的Ca(HCO₃)₂，所以溶液又变澄清。整个过程发生的反应方程式为：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O 、 CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂ 。
（3）①②Na₂CO₃和NaHCO₃两种物质均能与HCl反应产生CO₂气体，但是反应中CO₃^2- 要先与H⁺反应生成HCO₃^－，然后再由HCO₃^－与H⁺反应生成CO₂，经过2个步骤，所以装置I反应要慢，装置II要跟更为剧烈。
②所得气球的体积大小主要看反应生成的CO₂气体的体积，根据C原子守恒，1g的Na₂CO₃和1g NaHCO₃ 中，NaHCO₃ 能生成的CO₂物质的量大，所以产生的气体多，故A正确；此实验中盐酸均完全反应，所以气体体积根据盐酸来计算，故C正确；故选AC。
（4）实验1中产生白色沉淀是由于钙离子和碳酸根离子结合生成了碳酸钙沉淀，所以离子方程式为：
Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；而实验2中理论上HCO₃^－与Ca²⁺ 不能反应，没有沉淀生成，但是由实际结果推测HCO₃^－发生微弱电离产生CO₃^2-和H⁺，电离产生的CO₃^2-与Ca²⁺ 结合生成了碳酸钙沉淀，同时进一步促进了电离，使得电离产生的H+又与溶液中的HCO₃^－反应生成CO₂气体，所以离子方程式为：Ca²⁺+2HCO₃^－=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O。
考点：本题考查的是以中学阶段常见的两种钠盐为实验对象的基础探究实验。