Question

化學活動課上，三組學生分別用圖示甲、乙兩裝置探究“NaHCO₃和Na₂CO₃與稀鹽酸的反應”，按表中的試劑用量，在相同條件下，將兩個氣球中的固體粉末同時倒入試管中(裝置的氣密性已檢查)。

請回答：

（1） 各組反應開始時，    裝置中的氣球體積先變大，該裝置中反應的離子方程式是______。

（2）當試管中不再有氣體生成時，三組實驗出現不同現象，填寫下表的空格。

組 數	試劑用量	實驗現象 (氣球體積變化)	分析原因
①	0.42 g NaHCO3；0.53g Na2CO3；3mL4 mol·L－1鹽酸	甲中氣球與乙中氣球的體積相等	甲、乙鹽酸均過量，n(NaHCO3)=n(Na2CO3)，ν甲(CO2)=ν乙(CO2)
②	0.3 g NaHCO3；0.3 g Na2CO3；3mL4 mol·L－1鹽酸	甲中氣球比乙中氣球的體積大
③	0.6 g NaHCO3；0.6 g Na2CO3；3mL 2mol·L－1鹽酸	甲中氣球比乙中氣球的體積大
		片刻后，乙中氣球又縮小，甲中氣球的體積基本不變	(用離子方程式表示)

Answer 1

（1） 甲    HCO₃^－+H^＋=CO₂ ↑+H₂O     （2） ②甲、乙鹽酸均過量   n(NaHCO₃) >n(Na₂CO₃)   V甲(CO₂)> V乙 (CO₂)   ③ 甲、乙鹽酸均不足量   消耗的n(NaHCO₃) >n(Na₂CO₃)    V甲(CO₂) > V乙(CO₂)；CO₂+ CO₃^2－+H₂O=2HCO₃^－

解析：（1）根據化學方程式計算可知第①組中NaHCO₃和Na₂CO₃都已完全反應。對比第①組數據知第②組中鹽酸一定過量，NaHCO₃和Na₂CO₃一定完全反應，且NaHCO₃產生的CO₂比Na₂CO₃的多。第③組中，n(Na₂CO₃)=0.0057mol，n(NaHCO₃)=0.0071mol，n(HCl)=0.006mol。把Na₂CO₃緩慢加入到鹽酸中，在鹽酸反應完以前，鹽酸是過量的而Na₂CO₃是少量的。因此開始發生的反應是：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，根據化學方程式，有：Na₂CO₃  +  2HCl == 2NaCl + CO₂↑+H₂O

0.003mol  0.006mol        0.003mol

NaHCO₃  +  HCl ==  NaCl + CO₂↑+H₂O

0.006mol  0.006mol       0.006mol

說明Na₂CO₃、NaHCO₃都過量，NaHCO₃產生的CO₂較Na₂CO₃的多。因為氣體收集于氣球中，乙中CO₂又與過量的Na₂CO₃溶液反應。