Question

19．Na₂CO₃的制取方法及Na₂CO₃和NaHCO₃綜合實(shí)驗(yàn)探究
Ⅰ．（1）我國化學(xué)家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)流程可簡要表示如圖：

①往飽和食鹽水中依次通入足量的NH₃、CO₂（氨堿法），而不先通CO₂再通NH₃的原因是由于CO₂在NaCl溶液中的溶解度很小，NH₃在水中溶解度較大，先通入NH₃使食鹽水呈堿性，能夠吸收大量CO₂氣體，產(chǎn)生較高濃度的HCO₃^-，才能析出NaHCO₃晶體．
②寫出沉淀池中反應(yīng)的化學(xué)方程式NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓．
Ⅱ．某實(shí)驗(yàn)小組探究Na₂CO₃和NaHCO₃的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里盛放兩種固體的試劑瓶丟失了標(biāo)簽．于是，他們先對固體A、B進(jìn)行鑒別，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行性質(zhì)探究．
（2）分別加熱固體A、B，發(fā)現(xiàn)固體A受熱產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁．A受熱分解的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（3）稱取兩種固體各2g，分別加入兩個(gè)小燒杯中，再各加10mL蒸餾水，振蕩，測量溫度變化；待固體充分溶解，恢復(fù)到室溫，向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液．
①發(fā)現(xiàn)Na₂CO₃固體完全溶解，而NaHCO₃固體有剩余，由此得出結(jié)論：相同溫度下，Na₂CO₃比NaHCO₃易溶于水．
②同學(xué)們在兩燒杯中還觀察到以下現(xiàn)象．其中，盛放Na₂CO₃的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是b、d（填字母序號）．
a．溶液溫度下降
b．溶液溫度升高
c．滴入酚酞后呈淺紅色
d．滴入酚酞后呈紅色
（4）同學(xué)們將兩種固體分別配制成0.5mol•L^-1的溶液，設(shè)計(jì)如表方案并對反應(yīng)現(xiàn)象做出預(yù)測：

實(shí)驗(yàn)方案	預(yù)測現(xiàn)象	預(yù)測依據(jù)
操作1：向2mL Na2CO3溶液中滴加1mL 0.5mol•L-1 CaCl2溶液	有白色沉淀	Na2CO3溶液中的CO32-濃度較大，能與CaCl2發(fā)生反應(yīng)：Ca2++CO32-═CaCO3↓ （離子方程式）
操作2：向2mL NaHCO3溶液中滴加1mL 0.5mol•L-1CaCl2溶液	無白色沉淀	NaHCO3溶液中的CO32-濃度很小，不能與CaCl2反應(yīng)

實(shí)施實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)操作2的現(xiàn)象與預(yù)測有差異：產(chǎn)生白色沉淀和氣體，則該條件下，NaHCO₃溶液與CaCl₂溶液反應(yīng)的離子方程式為Ca²⁺+2HCO₃^-═CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）①由于CO₂在NaCl溶液中的溶解度很小，NH₃在水中溶解度較大，先通入NH₃使食鹽水呈堿性，能夠吸收大量CO₂氣體，產(chǎn)生較高濃度的HCO₃^-；
②制堿法的原料為氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉，沉淀池中得到的是碳酸氫鈉；
Ⅱ．（2）碳酸鈉穩(wěn)定，受熱難分解，碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，生成二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀；
（3）①常溫下，同質(zhì)量、同體積的溶劑，Na₂CO₃固體完全溶解，而NaHCO₃固體有剩余，說明Na₂CO₃較NaHCO₃易溶；
②碳酸鈉溶解過程放熱，碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解使溶液呈堿性；
（4）碳酸鈉能和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉；CaCl₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和二氧化碳?xì)怏w．

解答 解：（1）①氨氣極易溶于水，而二氧化碳微溶于水，先通入氨氣，溶液呈堿性，再通入二氧化碳?xì)怏w可之更多地轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，
故答案為：由于CO₂在NaCl溶液中的溶解度很小，NH₃在水中溶解度較大，先通入NH₃使食鹽水呈堿性，能夠吸收大量CO₂氣體，產(chǎn)生較高濃度的HCO₃^-，才能析出NaHCO₃晶體；
②在沉淀池氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；
故答案為：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；
Ⅱ．（2）碳酸鈉穩(wěn)定，受熱難分解，碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，生成二氧化碳?xì)怏w，生成的CO₂氣體通入澄清石灰水中發(fā)生反應(yīng)，CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，生成碳酸鈣沉淀變渾濁，故A為碳酸氫鈉，A分解反應(yīng)方程式為2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）①稱取兩種固體各2g，分別放入兩個(gè)小燒杯中，再各滴加10mL蒸餾水，振蕩，測量溫度變化；待固體充分溶解，并恢復(fù)至室溫后，發(fā)現(xiàn)Na₂CO₃固體完全溶解，而NaHCO₃固體有剩余，說明在同樣的溫度下，同質(zhì)量的兩種固體在同體積的溶劑中，Na₂CO₃比NaHCO₃易溶于水，
故答案為：同溫度下，Na₂CO₃比NaHCO₃易溶于水；
②a．碳酸鈉溶解過程為放熱過程，故a錯(cuò)誤；
b．碳酸鈉溶解過程放熱，溫度升高，故b正確；
c．碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解溶液呈堿性，滴入酚酞后呈紅色，故c錯(cuò)誤；
d．碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解溶液呈堿性，碳酸鈉俗稱純堿，滴入酚酞后呈紅色，故d正確；
故答案為：b、d；
（4）操作2：CaCl₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)生成沉淀和氣體，可知沉淀是碳酸鈣，氣體是二氧化碳，反應(yīng)方程式為：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，離子反應(yīng)為Ca²⁺+2HCO₃^-=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Ca²⁺+2HCO₃^-=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意Na₂CO₃和NaHCO₃性質(zhì)以及相關(guān)反應(yīng)的方程式的書寫，易錯(cuò)點(diǎn)為（4），根據(jù)題中信息可知CaCl₂與NaHCO₃溶液可發(fā)生反應(yīng)：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，題目難度不大．