Na2CO3俗称纯碱.苏打.NaHCO3俗称小苏打.两者在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用．某化学兴趣小组设计了如下实验来探究两者的某些性质．请你根据所学知识帮他们完成有关的设计和实验．(1)甲同学测定两者的酸碱性:各取一定量的固体溶于水.配成相同浓度的溶液.测定其pH值.测定结果为Na2CO3.NaHCO3的pH分别为a和b．Ⅰ．测定溶液的pH值所用的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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Na₂CO₃俗称纯碱、苏打，NaHCO₃俗称小苏打，两者在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用．某化学兴趣小组设计了如下实验来探究两者的某些性质．请你根据所学知识帮他们完成有关的设计和实验．
（1）甲同学测定两者的酸碱性：各取一定量的固体溶于水，配成相同浓度的溶液，测定其pH值，测定结果为Na₂CO₃、NaHCO₃的pH分别为a和b（a、b均大于7）．
Ⅰ．测定溶液的pH值所用的主要仪器有：pH试纸、表面皿、

和标准比色卡．
Ⅱ．有关①100mL 0.1mol?L^-1NaHCO₃、②100mL 0.1mol?L^-1Na₂CO₃两种溶液的叙述不正确的是

A．溶液中水电离出的OH^-个数：②＞①B．溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②＞①
C．①溶液中：c（CO₃^2-）＞c（H₂CO₃） D．②溶液中：c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）
（2）乙同学取一定量的碳酸钠溶液于试管中，滴加2～3滴酚酞试液，发现溶液变红，继续滴加BaCl₂溶液，预计可观察到

，请你结合必要的离子方程式，应用平衡的观点解释有关现象的产生：

．
（3）常温下，现有pH均为11的标签模糊的NaOH和Na₂CO₃溶液，则NaOH溶液中由水电离出来的OH^-浓度为Na₂CO₃溶液中水电离出来OH^-浓度的

倍．
丙同学设计如下实验予以区别：各取1mL两种溶液加水稀释至1L，分别测定其pH．请问丙同学是如何判断哪瓶溶液为Na₂CO₃溶液？

；
丁同学各取1mL两种溶液，分别滴加少量AlCl₃溶液观察有无沉淀或气体进行鉴别，则溶液滴加后同时产生沉淀和气体的反应离子方程式为

．
（4）戊同学往10mL 0.10mol?L^-1的Na₂CO₃溶液中逐滴滴加0.10mol?L^-1的HCl，当溶液中的：c（Na⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-），此时溶液呈

（填“酸性”、“中性”或“碱性”），所用HCl的体积

10mL．（填“大于”“等于”或“小于”）
（5）已知：K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9，不考虑其它因素影响，现将0.40mol?L^-1的Na₂CO₃溶液和0.20mol?L^-1的CaCl₂溶液等体积混合，则混合后溶液中Ca²⁺浓度为

mol?L^-1．

考点：性质实验方案的设计,盐类水解的应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题

分析：（1）Ⅰ．测定pH时，用玻璃棒蘸取待测溶液，滴在试纸上，然后再与标准比色卡对照，据此确定实验仪器；
Ⅱ．碳酸钠和碳酸氢钠促进水的电离，水解程度大，则水的电离程度大；Na₂CO₃溶液中CO₃^2-的水解大于碳酸氢钠中HCO₃^-的水解，据此进行判断；
（2）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解呈碱性，在溶液中存在CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，水解过程为吸热过程，结合温度、浓度对水解平衡移动的影响解答该题；
（3）计算pH均为11的NaOH和Na₂CO₃溶液中由水电离出来的OH^-浓度为Na₂CO₃溶液中水电离出来OH^-浓度，得出结论，碳酸钠中碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢钠中的碳酸氢根离子的水解成程度，碳酸钠的pH较大；碳酸根离子可以和铝离子之间发生双水解反应；
（4）根据溶液中的电荷守恒来计算；等量的碳酸钠和盐酸反应得到碳酸氢钠，碳酸氢钠显示碱性；
（5）根据碳酸钠和氯化钙反应后生成碳酸钙沉淀，碳酸根离子有剩余，根据沉淀的溶度积Ksp=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-）计算钙离子浓度．

解答： 解：（1）Ⅰ．pH时，将pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测溶液，滴在试纸上，然后再与标准比色卡对照，用到的仪器是：pH试纸、表面皿、玻璃棒和标准比色卡，故答案为：玻璃棒；
Ⅱ．A、碳酸钠和碳酸氢钠促进水的电离，碳酸根离子水解程度大，则碳酸钠中水的电离程度大，即溶液中水电离出的OH^-个数：②＞①，故A正确；
B、Na₂CO₃溶液中CO₃^2-的水解大于乙中HCO₃^-的水解，则碳酸钠中阴离子浓度之和大，即溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②＞①，故B正确；
C、Na₂CO₃溶液中CO₃^2-的水解大于碳酸氢钠中HCO₃^-的水解，所以碳酸根离子减小的浓度大于碳酸的生成浓度，即溶液中：c（CO₃^2-）＜c（H₂CO₃），故C错误；
D、Na₂CO₃溶液中CO₃^2-的水解大于碳酸氢钠中HCO₃^-的水解，碳酸根离子水解得到碳酸氢根离子，碳酸氢根离子水解得到碳酸，所以溶液中：c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃），故D正确；
故选C．
（2）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解呈碱性，在溶液中存在CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，滴加2～3滴酚酞试液，发现溶液变红，若在该溶液中滴加过量的BaCl₂溶液，当加入BaCl₂后，Ba²⁺+CO₃^2-═BaCO₃↓，由于c（CO₃^2-）减小，水解平衡左移，c（OH^-）也随之减小，酚酞的红色慢慢消失，
故答案为：红色褪去，产生白色沉淀；由于Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，使得溶液中CO₃^2-浓度减少，水解平衡CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-向左移动，OH^-浓度减少，红色褪去；
（3）pH均为11的NaOH和Na₂CO₃溶液，则NaOH溶液对水的电离起抑制作用，其中由水电离出来的OH^-浓度为10^-11mol/L，Na₂CO₃溶液中，碳酸钠中的碳酸根离子水解，对水的电离起促进作用，水电离出来OH^-浓度10^-3mol/L，
水电离出来OH^-浓度之比是10^-8，各取1mL两种溶液加水稀释至1L，碳酸钠中碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢钠中的碳酸氢根离子的水解成程度，所以碳酸钠的pH较大，即可以分别测定其pH，pH大的即为碳酸钠，碳酸根离子可以和铝离子之间发生双水解反应，即3CO₃^2-+2Al³⁺+3H₂O=3CO₂↑+2Al（OH）₃↓，即有沉淀、气体生成的是碳酸钠，故答案为：10^-8；pH值较大的是Na₂CO₃；3CO₃^2-+2Al³⁺+3H₂O=3CO₂↑+2Al（OH）₃↓；
（4）往10mL 0.10mol?L^-1的Na₂CO₃溶液中逐滴滴加0.10mol?L^-1的HCl，存在电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-），当溶液中的：c（Na⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-），即c（H⁺）=c（OH^-），显示中性，等量的碳酸钠和盐酸反应得到碳酸氢钠，碳酸氢钠显示碱性，让溶液为中性，需要盐酸过量，体积大于10mL，故答案为：中性；大于；
（5）碳酸钠和氯化钙反应后生成碳酸钙沉淀，碳酸根离子有剩余，剩余的物质的量浓度是：

0.4V-0.2V

=0.1mol/L，碳酸钙存在沉淀溶解平衡，根据此时Ksp=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-），则c（Ca²⁺）=

Ksp

c(CO32-)

=4.96×10^-8 （mol/L），故答案为：4.96×10^-8．

点评：本题是一道综合实验方案的设计题，考查学生盐的水解原理的应用以及沉淀溶解平衡的计算，综合性强，难度大．

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