Question

某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了Na₂CO₃、NaHCO₃的性質(zhì)后，了解到它們都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂氣體，那么如何鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃呢？帶著這樣的疑問，他們進(jìn)行了下列探究：
【查閱資料】：（1）Ca（HCO₃）₂可溶于水；
（2）NaHCO₃固體受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水．
【猜想】（1）甲同學(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
甲、乙兩同學(xué)的猜想是依據(jù)澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與Na₂CO₃溶液反應(yīng)均有沉淀產(chǎn)生；又知道Ca（HCO₃）₂可溶于水，因此猜測(cè)澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與NaHCO₃溶液混合不會(huì)產(chǎn)生沉淀，從而鑒別出兩種溶液．
（3）丙同學(xué)認(rèn)為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別．
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，各加入澄清石灰水，觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同，均產(chǎn)生了白色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學(xué)將CaCl₂溶液加入到分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，發(fā)現(xiàn)兩支試管中也都產(chǎn)生了白色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎意料，但根據(jù)觀察到的其他實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，他認(rèn)為仍可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（3）丙同學(xué)分別取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體于大試管中加熱（如圖1）：
①加熱Na₂CO₃時(shí)，開始即見小試管中有少量氣泡產(chǎn)生，繼續(xù)加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，
②加熱NaHCO₃時(shí)，丙同學(xué)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與①不同，證實(shí)了自己的猜想是合理的．
【問題討論】（1）小組同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)展開了討論，對(duì)甲同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較，并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖2、圖3）．
請(qǐng)寫出Na₂CO₃與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
寫出NaHCO₃與澄清石灰水混合時(shí)參與反應(yīng)的離子

 

．

（2）乙同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大家對(duì)CaCl₂與Na₂CO₃溶液的反應(yīng)比較熟悉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；而對(duì)CaCl₂與NaHCO₃溶液混合產(chǎn)生的現(xiàn)象難以理解，同學(xué)們又進(jìn)一步查閱了資料，了解到CaCl₂與NaHCO₃溶液可發(fā)生如下反應(yīng)：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，因而同學(xué)們知道了乙同學(xué)是通過觀察到

 

的現(xiàn)象來鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的．
至于CaCl₂與NaHCO₃溶液為什么能發(fā)生上述反應(yīng)，老師指出其反應(yīng)原理較復(fù)雜，有待于今后學(xué)習(xí)中進(jìn)一步探究．
（3）丙同學(xué)在加熱Na₂CO₃固體時(shí)，開始產(chǎn)生少量氣泡的原因是

 

；根據(jù)你分析：Na₂CO₃受熱

 

分解（填“易”或“不易”）．在加熱NaHCO₃固體時(shí)，丙同學(xué)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
【拓展應(yīng)用】（1）固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過

 

方法除去．
（2）要除去Na₂CO₃溶液中混有的少量NaHCO₃，可加入適量的

 

溶液．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的鑒別、推斷,鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：【問題討論】（1）通過分析圖中有關(guān)反應(yīng)物混合前后離子的變化，可以寫出反應(yīng)方程式和參與反應(yīng)的離子；
（2）根據(jù)碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，碳酸氫鈉、碳酸鈉與氯化鈣溶液反應(yīng)的現(xiàn)象不同進(jìn)行鑒別；
（3）根據(jù)空氣受熱膨脹分析在加熱Na₂CO₃固體時(shí)，開始產(chǎn)生少量氣泡的原因，根據(jù)在加熱NaHCO₃固體時(shí)有二氧化碳生成，二氧化碳能與石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)分析現(xiàn)象；
【拓展應(yīng)用】（1）根據(jù)固體Na₂CO₃和NaHCO₃性質(zhì)分析除去固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃的方法；
（2）根據(jù)碳酸氫鈉會(huì)與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉進(jìn)行分析．

解答：解：【問題討論】（1）由圖2可知Na₂CO₃和Ca（OH）₂混合后有新物質(zhì)CaCO₃生成及自由鈉離子和氫氧根，所以方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；由圖3可知NaHCO₃與澄清石灰水混合，反應(yīng)前的離子有Na⁺、OH^-、HCO^-₃、Ca²⁺，反應(yīng)后有新物質(zhì)CaCO₃、H₂O、Na⁺、CO3^2-，對(duì)比前后可知參加反應(yīng)的離子有：OH^-、HCO^-₃、Ca²⁺；
（2）氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl，
由題意可知，CaCl₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)，既有沉淀又有氣泡生成，CaCl₂與Na₂CO₃溶液反應(yīng)只有沉淀生成，所以乙同學(xué)是通過觀察到氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象來鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的；
（3）丙同學(xué)在加熱Na₂CO₃固體時(shí)，開始產(chǎn)生少量氣泡的原因是試管中的空氣受熱體積膨脹；Na₂CO₃受熱不易分解，在加熱NaHCO₃固體時(shí)，NaHCO₃固體受熱分解生成了碳酸鈉、二氧化碳和水，二氧化碳能與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀和水．所以丙同學(xué)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁；
【拓展應(yīng)用】（1）由于NaHCO₃固體受熱分解生成了碳酸鈉、二氧化碳和水，所以固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過加熱方法除去；
（2）除雜的原則是：除去雜質(zhì)而有不能引入新的雜質(zhì)，碳酸氫鈉和氫氧化鈉反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈉和水，所以要除去Na₂CO₃溶液中混有的少量NaHCO₃，可加入適量的氫氧化鈉溶液．
故答案為：【問題討論】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，OH^-、HCO^-₃、Ca²⁺；
（2）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl，有無氣泡產(chǎn)生；
（3）空氣受熱膨脹，不易，澄清石灰水變渾濁；
【拓展應(yīng)用】（1）加熱；
（2）NaOH．

點(diǎn)評(píng)：本題信息量、閱讀量很大，首先必須剔除干擾信息，再結(jié)合課本已有知識(shí)快速解題．