Question

某中學研究性學習小組為探究碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種物質的性質、制法和用途，進行了如下實驗：
實驗一、如圖Ⅰ～Ⅳ所示．

（1）若用實驗Ⅳ來驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性，則試管B中裝入的固體最好是

 

，能說明碳酸鈉比碳酸氫鈉穩定的實驗現象是

 

．
（2）若用實驗來鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種固體，能達到實驗目的是（填裝置序號）

 

．其中能夠說明泡沫滅火器中選擇碳酸氫鈉與酸反應制CO₂而不選擇碳酸鈉的實驗是

 

．
（3）若測定Na₂CO₃固體中混有的少量NaHCO₃的質量分數，采用實驗Ⅲ能否達到實驗目的？若能，請說明其計算所需的數據

 

；若不能，請簡要說明理由

 

．
實驗二、將碳酸氫鈉溶液與澄清石灰水混合并充分反應．
（1）當石灰水過量時，反應的離子方程式為

 

．
（2）當碳酸氫鈉與氫氧化鈣物質的量之比為2：1時，所得溶液中溶質的化學式為

 

．
實驗三、檢驗“侯氏制堿法”制得的純堿中是否混有食鹽和小蘇打．
（1）檢驗純堿中是否混有食鹽的試劑是

 

；
（2）證明純堿中混有小蘇打的實驗方法是

 

．

Answer 1

考點：探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質

專題：實驗題,實驗設計題

分析：實驗一（1）試管A中溫度高、試管B中溫度低，將碳酸氫鈉放在試管低的試管中，如果碳酸氫鈉分解了而碳酸鈉沒有分解，據此可以證明碳酸鈉的穩定性大于碳酸氫鈉；試管A連接的是右邊的小試管，試管B連接的是左邊的小試管，澄清石灰水變渾濁，證明對應的物質穩定性��；
（2）根據實驗現象是否有明顯區別進行判斷；根據等質量時產生二氧化碳的量進行分析；
（3）利用固體樣品的質量和沉淀總質量，可以通過實驗Ⅲ測量Na₂CO₃固體中混有的少量NaHCO₃的質量分數；
實驗二（1）石灰水過量，離子方程式按照碳酸氫鈉的組成書寫，反應生成碳酸鈣和水，據此寫出反應的離子方程式；
（2）當碳酸氫鈉與氫氧化鈣物質的量之比為2：1時，反應生成碳酸鈣、碳酸鈉和水，溶質為碳酸鈉；
實驗三（1）根據檢驗氯離子的方法進行解答；
（2）檢驗碳酸鈉溶液中是否含有碳酸氫鈉，可以先加入過量氯化鋇溶液除去碳酸鈉，然后向濾液中加熱鹽酸，根據是否產生無色無味氣體判斷是否含有碳酸氫鈉．

解答： 解：實驗一：（1）給碳酸鈉直接加熱，碳酸氫鈉不直接加熱，不直接加熱的碳酸氫鈉能分解而直接加熱的碳酸鈉不分解更能說明碳酸氫鈉不穩定；當右邊試管中的石灰水不變渾濁，而左邊試管中的石灰水變渾濁，說明碳酸鈉比碳酸氫鈉穩定，
故答案為：NaHCO₃；右邊試管中的石灰水不變渾濁，而左邊試管中的石灰水變渾濁；
（2）無論碳酸鈉還是碳酸氫鈉都能和鹽酸反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，故Ⅰ無法鑒別；而Ⅱ利用等質量的碳酸鈉、碳酸氫鈉產生的二氧化碳的體積不同可以鑒別，Ⅲ可以通過分別加熱碳酸鈉、碳酸鈉，根據澄清石灰水是否變渾濁鑒別、Ⅳ根據澄清石灰水是否變渾濁鑒別二者，所以能夠達到實驗目的是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；
實驗Ⅱ中，鑒別原理為：等質量的碳酸鈉、碳酸氫鈉中，根據關系式Na₂CO₃～CO₂、NaHCO₃～CO₂可知，碳酸氫鈉產生的二氧化碳多，泡沫滅火器用碳酸氫鈉的原因是：等質量時碳酸氫鈉產生的二氧化碳多，
故答案為：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；Ⅱ；
（3）采用實驗Ⅲ，加熱后利用固體樣品的質量和沉淀總質量，可以測定Na₂CO₃固體中混有的少量NaHCO₃的質量分數，
故答案為：能，固體樣品的質量和沉淀總質量（或反應前后固體的質量）；
實驗二：（1）碳酸氫鈉不足，離子方程式按照碳酸氫鈉的組成書寫，反應的離子方程式為：Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O；
（2）碳酸氫鈉與氫氧化鈣的物質的量之比為2：1時，反應方程式為：2NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+Na₂CO₃+2H₂O，根據方程式知反應后的溶液是碳酸鈉溶液，
故答案為：Na₂CO₃；
實驗三：（1）檢驗純堿中是否混有食鹽，可以通過檢驗氯離子的方法判斷，使用的試劑為硝酸銀溶液和稀硝酸，
故答案為：硝酸銀溶液和稀硝酸；
（2）證明純堿中混有小蘇打的實驗方法為：取少量樣品制成溶液，加入稍過量的氯化鋇溶液，充分反應后過濾，往濾液中加入鹽酸，若有無色無味氣體產生，則說明純堿中混有小蘇打，
故答案為：取少量樣品制成溶液，加入稍過量的氯化鋇溶液，充分反應后過濾，往濾液中加入鹽酸，若有無色無味氣體產生，則說明純堿中混有小蘇打．

點評：本題考查了碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質、實驗方案的設計與評價，題目難度中等，注意掌握碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質，能夠正確書寫反應的化學方程式，明確實驗方案的設計與評價的方法．