Question

【题目】有三份白色固体分别为碳酸钠、碳酸氢钠及二者的混合物。某化学课外活动小组对其进行相关实验和探究。

I.甲组同学采用加热的方法确定其成分。

(1)除托盘天平、药匙、三脚架、泥三角、玻璃棒和干燥器外，完成本实验还需要的实验仪器有_________。

(2)该小组同学准确称取一定量的样品m1g，多次加热、冷却、称量直至恒重，质量为m2g。依据得出结论，请完成下表。

	m2与m1的关系	结论
①		样品为Na2CO3
②		样品为NaHCO3
③		样品为Na2CO3和 NaHCO3的混合物

II.乙组同学利用已鉴别出的NaHCO3和Na2CO3，继续进行实验，对于“能否用CaCl2鉴别的NaHCO3和Na2CO3”的问题进行探究。

(3)小组同学先将NaHCO3、Na2CO3、CaCl2固体分别配制成0.5mol/L的溶液。设汁如下实验方案：

表1

	实验方案	预测现象
实验1	向2mL Na2CO3溶液中滴加1mL CaCl2溶液	有白色沉淀生成
实验2	向2mL NaHCO3溶液中滴加1mL CaCl2溶液	无白色沉淀生成

若已知:①室温下,0.5mol/L NaHCO3溶液pH=8.5，溶液中c(HCO3-)=0.49 mol/L 。

②室温下, H2CO3的二级电离常数K2=5.6×10-11。

③Ksp(CaCO3)=2.8×10-9。

试估算使0.5mol/L NaHCO3溶液中的CO32-沉淀所需的c(Ca2+)应不低于_____mol/L，并由此得出结论：实验2的预测现象_____(填“正确”或“不正确”)。

⑷实际实验过程发现实验2的现象为白色沉淀并有无色气体生成。此现象对应的离子方程式为_____________。

(5)该小组同学继续设计实验对NaHCO3溶液与CaCl2溶液的反应进行探究，利用气体压力传感器得到的部分实验数据如下：(注：CaCl2溶液浓度相同)

表2 容器内气体浓度达到10000ppm所需时间

C(NaHCO3)/(mol/L)	所需时间/s
	v(CaCl2)：v(NaHCO3)
	1:5	2:5	4:5	1:1
1.0	142	124	114	156
0.5	368	264	244	284
0.25	882	450	354	632
0.1	1126	1316	816	1816

由实验数据可得出的结论是：

①当v(CaCl2)：v(NaHCO3)一定时，随着_____，气体逸出速率减小；

②NaHCO3浓度在0.1～1.0mol/L，v(CaCl2)与v(NaHCO3)的比值为____时，气体逸出速率最快，可获得理想的实验观察效果。

Answer 1

【答案】 （铁）坩埚 酒精灯 坩埚钳（坩埚钳可不采分） ① m2 = m1 ②m2 = m1 ③m1 < m2 < m1 1.0×10-6.5 不正确 2HCO3- + Ca2+ = CaCO3↓+ H2O + CO2↑ c(NaHCO3) 的减小 4:5

【解析】（1）本题考查实验仪器的选用，根据实验原理，需要采用加热方法，确定其成分，方法步骤是取用药品→称量→在坩埚中加热→干燥器中冷却（防止碳酸钠在空气中冷却，带有水）→称量，因此需要用到的仪器有药匙、托盘天平、坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳、干燥器等；（2）本题考查成分的测定，①碳酸钠稳定，受热不易分解，因此m1=m2，说明样品为Na2CO3；②碳酸氢钠受热易分解，即2NaHCO3 Na2CO3＋CO2＋H2O，根据反应方程式，求出m2=53m1/84g，说明样品为NaHCO3；③当m2在①②之间，即m1 < m2 < m1，说明样品是Na2CO3和NaHCO3；（3）本题考查电离平衡常数和溶度积的计算，Ka2=c(H＋)×c(CO32－)/c(HCO3－)=10－8.5×c(CO32－)/0.49=5.6×10－11，解得c(CO32－)=2.744×10－2.5mol·L－1，c(Ca2＋)=Ksp/c(CO32－)=2.8×10－9/2.744×10－2.5mol·L－1=1×10－6.5mol·L－1；当所加c(Ca2＋)> 1×10－6.5mol·L－1，有沉淀产生，故预测结论不正确；（4）本题考查根据实验现象得出结论，白色沉淀是CaCO3，气体是CO2，因此离子反应方程式为HCO3－＋Ca2＋=CaCO3↓＋H2O＋CO2↑；（5）考查从实验数据中得出结论，①根据表格数据，随着c(NaHCO3)的减小，气体逸出速率减小；②根据表格数据，时间越短，逸出速率越快，当v(CaCl2)与v(NaHCO3)的比值为4：5时，逸出速率最快。