Question

13．實驗活動開放日，同學們帶著對Na₂CO₃、NaHCO₃兩種鹽的性質的探究課題進入實驗室：
【實驗一】

實驗裝置	實驗現象	實驗結論
	實驗Ⅰ、Ⅱ中均觀察到：白色固體逐漸減少，有氣泡產生；澄清石灰水變渾濁	Na2CO3和NaHCO3都能與鹽酸反應產生CO2；NaHCO3與鹽酸反應的化學方程式是NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑

在實驗過程中同學們用手觸摸試管，發現盛Na₂CO₃的試管變熱，盛NaHCO₃的試管變冷．
【提出問題】兩個實驗過程中，溫度變化的原因是什么？
【猜想與假設】甲同學認為：Na₂CO₃和鹽酸反應為放熱反應，而NaHCO₃和鹽酸反應為吸熱反應．乙同學認為甲的猜想有不足之處．
【設計實驗】乙同學實驗步驟如下：
①分別向盛有0.5g Na₂CO₃固體、0.5g NaHCO₃固體的燒杯中加入10mL水（20℃），攪拌，測量溫度t₁；
②靜置一段時間后，測量溫度t₂；
③分別加入10mL 密度為1.1g/mL 20%的鹽酸（20℃），攪拌，測量溫度t₃．
【實驗記錄】多次實驗后取平均值記錄如表：

	t1/℃	t2/℃	t3/℃
Na2CO3	23.3	20.0	23.7
NaHCO3	18.5	20.0	20.8

【分析與結論】
（1）通過步驟①可得出甲同學猜想的不足之處是沒有考慮固體溶解時的溫度變化；
（2）通過步驟②和③得到的結論是：Na₂CO₃和NaHCO₃與鹽酸反應都是放熱反應．
【反思與評價】
老師指出乙的設計仍存在不足，并補充做如下實驗：向盛有10mL水（20℃）的燒杯中加入10mL密度為1.1g/mL20%的鹽酸（20℃），攪拌，測得溫度為22.2℃．
結合此次探究活動，你認為下列說法不正確的是B（填序號）；
A．鹽酸的稀釋過程是放熱過程
B．NaHCO₃與鹽酸的反應是放熱反應
C．實驗Ⅰ和Ⅱ中的能量變化與化學反應、物質的溶解和稀釋有關
【實驗二】
同學們實驗中無意將NaOH溶液與NaHCO₃溶液混合，發現溶液中無明顯現象，遂產生疑問：兩種物質是否發生了化學反應？在老師的幫助下，他們通過以下探究過程證明NaHCO₃溶液與NaOH溶液發生了反應．
（1）實驗準備
①查閱資料：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃+H₂O
②取一定溶質質量分數的NaHCO₃、NaOH和Na₂CO₃三種溶液進行如下實驗，為設計實驗方案提供參考．

	NaHCO3溶液	NaOH溶液	Na2CO3溶液
加入澄清石灰水	溶液變渾濁	無明顯變化	現象Ⅰ
加入CaCl2溶液	無明顯變化	溶液變渾濁	溶液變渾濁
加熱溶液至沸騰，將氣體通入澄清石灰水	澄清石灰水變渾濁	澄清石灰水無明顯變化	澄清石灰水無明顯變化

表中的現象Ⅰ對應反應的化學方程式為Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
（2）實驗過程
【實驗1】證明NaOH與NaHCO₃反應生成了Na₂CO₃

同學們選用上表實驗中的藥品，設計了如圖所示實驗，先在NaHCO₃溶液中加入A溶液，無明顯現象；再滴入一定量的NaOH溶液，溶液變渾濁，則A溶液是CaCl₂．
有同學提出這個實驗還不足以證明有Na₂CO₃生成，其理由是CaCl₂和NaOH反應生成Ca（OH）₂，氫氧化鈣是微溶物，在溶液中也產生沉淀．若要證明有Na₂CO₃生成，需要繼續進行的實驗操作是取少量反應后的濾渣加入足量的稀鹽酸，若產生無色氣體證明有Na₂CO₃生成，反之則沒有．（寫出實驗操作、現象、結論）．
【實驗2】證明NaOH與NaHCO₃反應后NaHCO₃不存在
同學們參考上表中的實驗，設計了一個實驗，雖然沒有觀察到明顯的實驗現象，但可以證明反應發生了，該實驗方案是取少量反應后的溶液加熱至沸騰，將氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，證明有NaHCO₃存在，反之則沒有（寫出實驗操作、現象、結論）．
（3）實驗反思
通過實驗1和實驗2對比，對于沒有明顯現象的化學反應，可從兩個不同的角度證明反應的發生，這兩個角度分別是一是可以通過檢驗反應物證明反應發生；二是可以通過檢驗產物證明反應發生．

Answer 1

分析 【實驗一】
根據已有的知識進行分析，碳酸鈉和碳酸氫鈉都能與鹽酸反應產生氣體；甲同學使用的是固體進行實驗，沒有考慮固體溶于水時的溫度變化；乙同學進行實驗時沒有考慮鹽酸稀釋過程中的溫度變化，據此解答．
【實驗二】
（1）②根據稀鹽酸和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳氣體及氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成氫氧化鈉和碳酸鈣進行解答；
（2）【實驗1】觀察圖表，根據碳酸氫鈉和氯化鈣反應無明顯現象和氯化鈣與氫氧化鈉反應生成不溶物進行解答；
【實驗2】根據碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳氣體進行解答．
（3）根據一是可以通過檢驗反應物證明反應發生；二是可以通過檢驗產物證明反應發生進行分析解答．

解答 解：碳酸鈉和碳酸氫鈉都能與鹽酸反應產生氣體，故會觀察到有氣泡產生，碳酸氫鈉能與鹽酸反應產生氯化鈉、水和二氧化碳，故填：

實驗裝置	實驗現象	實驗結論
	實驗Ⅰ、Ⅱ中均觀察到：白色固體逐漸減少，有氣泡冒出；澄清石灰水變渾濁	Na2CO3和NaHCO3都能與鹽酸反應產生CO2；NaHCO3與鹽酸反應的化學方程式是 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

【分析與結論】（1）甲同學使用的是固體進行實驗，沒有考慮固體溶于水時的溫度變化；通過步驟①可以看出，碳酸鈉固體溶于水溫度升高，放出熱量，而碳酸氫鈉溶于水溫度減低，吸收熱量，
【反思與評價】（1）向盛有10mL水（20℃）的燒杯中加入10mL密度約為1.1g/mL 20%的鹽酸（20℃），攪拌，測量溫度為22.2℃，目的是探究鹽酸稀釋過程中溫度是否變化；
（2）A、鹽酸中加水稀釋，溫度升高，說明鹽酸稀釋過程中放出熱量，正確；
B、鹽酸和碳酸氫鈉反應中溫度升高可能是鹽酸稀釋放出的熱量，錯誤；
C、實驗Ⅰ和Ⅱ中的能量變化與化學反應、物質的溶解和稀釋有關，正確；故填：B．
【實驗二】
（1）氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成氫氧化鈉和碳酸鈣，反應的方程式為：Ca（OH）₂+Na₂CO₃=2NaOH+CaCO₃↓；
（2）【實驗1】由表知，碳酸氫鈉和氯化鈣反應無明顯現象，加入氫氧化鈉，碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，碳酸鈉與氯化鈣反應生成沉淀；又由表知，氯化鈣與氫氧化鈉反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣是微溶物，在溶液中也產生沉淀；為證明溶液中有生成的碳酸鈉，可以加入適量的稀鹽酸，如有氣泡產生，則有，否則無；故答案為：CaCl₂；CaCl₂ 和NaOH反應生成Ca（OH）₂，氫氧化鈣是微溶物，在溶液中也產生沉淀；取少量反應后濾渣加入足量的稀鹽酸，若產生無色氣體證明有Na₂CO₃生成，反之則沒有；
【實驗2】因為碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，所以把反應后的溶液加熱，用澄清的石灰水檢驗有沒有二氧化碳即可，故答案為：取少量反應后的溶液加熱至沸騰，將氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，證明有：NaHCO₃存在，反之則沒有．
（3）實驗反思：通過實驗1和實驗2說明，對于沒有明顯現象的化學反應，可以從兩個不同的角度證明反應的發生，這兩個角度是一是可以通過檢驗反應物證明反應發生，二是可以通過檢驗產物證明反應發生．
答案：
【實驗一】

實驗裝置	實驗現象	實驗結論
	有氣泡產生；	NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑．

【分析與結論】（1）沒有考慮固體溶解時的溫度變化．
【反思與評價】B．【實驗二】Ca（OH）₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaOH．
（2）【實驗1】CaCl₂；CaCl₂和NaOH反應生成Ca（OH）₂，氫氧化鈣是微溶物（表中給出）．取少量反應后的濾渣加入足量的稀鹽酸，若產生無色氣體證明有Na₂CO₃生成，反之則沒有．
【實驗2】取少量反應后的溶液加熱至沸騰，將氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，證明有NaHCO₃存在，反之則沒有．
（3）一是可以通過檢驗反應物證明反應發生；二是可以通過檢驗產物證明反應發生．

點評 本題考查的是常見的物質的性質比較實驗，完成此題，可以依據已有的物質的性質以及題干提供的信息進行．本題屬于信息題的考查，能夠考查學生結合圖表分析問題解決問題的綜合能力，解題的關鍵是依據題目信息結合相關的知識加以分析．