Question

19．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(zhì)的性質(zhì)、制法和用途，查閱資料并進行實驗．
【資料卡片】（1）碳酸鈉（Na₂CO₃），俗名蘇打、純堿，具有熱穩(wěn)定性，易溶于水，其水溶液呈堿性．
（2）碳酸氫鈉（NaHCO₃），俗稱“小蘇打”．固體50℃以上開始逐漸分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，270℃時完全分解．水溶液呈現(xiàn)弱堿性．
實驗一、實驗裝置如圖Ⅰ～Ⅳ所示．

（1）若用碳酸鈉制取二氧化碳氣體并驗證二氧化碳的部分化學性質(zhì)，應選用實驗Ⅰ，驗證二氧化碳化學性質(zhì)的化學方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）實驗Ⅱ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．
（3）若用實驗Ⅳ來驗證碳酸鈉的熱穩(wěn)定性大于碳酸氫鈉，則試管B中裝入的固體最好是NaHCO₃，能說明碳酸鈉比碳酸氫鈉穩(wěn)定的實驗現(xiàn)象是左邊試管中澄清石灰水變渾濁，右邊試管中澄清石灰水不變渾濁．
（4）實驗Ⅲ可用于測定Na₂CO₃固體中混有的少量NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)，需測定的數(shù)據(jù)有固體樣品的質(zhì)量和沉淀總質(zhì)量（或反應前后固體的質(zhì)量）．
實驗二、用碳酸鈉溶液與石灰水反應制燒堿．
取一定量的碳酸鈉溶液與澄清石灰水充分反應，過濾，通過實驗探究濾液中溶質(zhì)成分．
【提出問題】濾液中含有哪些溶質(zhì)？
【原理分析】碳酸鈉與石灰水反應的原理為Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH（用化學方程式表示）．
【提出假設】假設一：濾液中只含氫氧化鈉；
假設二：濾液中含氫氧化鈉和氫氧化鈣；
假設三：濾液中含氫氧化鈉和碳酸鈉．
【實驗方案】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
甲同學取少量濾液于試管中， 再滴入氯化鈣溶液	若產(chǎn)生沉淀	碳酸鈉過量
	若無明顯現(xiàn)象	恰好反應

【實驗評價】乙同學認為甲同學設計方案中若無明顯現(xiàn)象還不能說明溶液和澄清石灰水恰好完全反應，她的理由是①若氫氧化鈣過量也不會產(chǎn)生沉淀，她認為要說明溶液與石灰水是否恰好完全反應，還需在甲同學方案的基礎上進行，她的方案是：

實驗步驟	現(xiàn)象和結論
取少量濾液于試管中，滴入②碳酸鈉溶液	觀察到③無明顯變化，說明恰好反應

Answer 1

分析 實驗一、（1）根據(jù)碳酸鈉和鹽酸反應的特點及實驗要求選擇合適的裝置，檢驗二氧化碳用澄清的石灰水，寫出反應的方程式；
（2）根據(jù)產(chǎn)生等質(zhì)量的固體產(chǎn)生二氧化碳的多少分析；
（3）根據(jù)試管A中溫度高，試管B中溫度低，將碳酸氫鈉放在溫度低的B試管內(nèi)，若碳酸氫鈉分解了而碳酸鈉沒有分解說明碳酸鈉的熱穩(wěn)定性大于碳酸氫鈉分析；
（4）利用固體樣品的質(zhì)量和沉淀總質(zhì)量可以計算樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)；
實驗二、【原理分析】根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應產(chǎn)生碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉寫出反應的方程式；
【提出假設】根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應除了生成氫氧化鈉外，溶質(zhì)中還可能是碳酸鈉或氫氧化鈉的剩余進行猜想；
【實驗方案】根據(jù)結論碳酸鈉過量，碳酸鈉會和氯化鈣反應產(chǎn)生碳酸鈣沉淀分析現(xiàn)象；
【實驗評價】根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣的性質(zhì)采用排除法設計實驗、描述現(xiàn)象、得出結論．

解答 解：實驗一
（1）碳酸鈉和稀鹽酸是在常溫下反應，因此選擇裝置Ⅰ便于將氣體導出進行實驗，檢驗二氧化碳用澄清的石灰水，氫氧化鈣和二氧化碳反應產(chǎn)生碳酸鈣沉淀和水；故答案為：Ⅰ、CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O； 
（2）實驗Ⅱ是利用等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與等量的鹽酸混合，根據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳的關系可知若氣球脹大速度快且大的是碳酸氫鈉碳酸氫鈉，否則為碳酸鈉，因此碳酸氫鈉和鹽酸的反應可用于泡沫滅火器的藥品；
故填：Ⅱ；
（3）試管A中溫度高，試管B中溫度低，將碳酸氫鈉放在溫度低的B試管內(nèi)，若碳酸氫鈉分解了而碳酸鈉沒有分解說明碳酸鈉的熱穩(wěn)定性大于碳酸氫鈉；碳酸氫鈉分解會產(chǎn)生二氧化碳，因此會觀察到與試管B相連的左邊小試管內(nèi)的石灰水變渾濁，而與A相連的右邊試管內(nèi)的石灰水沒有變渾濁；
故答案為：NaHCO₃；  左邊試管中澄清石灰水變渾濁，右邊試管中澄清石灰水不變渾濁；
（4）根據(jù)固體樣品的質(zhì)量和沉淀總質(zhì)量可以計算NaHCO₃的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)；
故答案為：固體樣品的質(zhì)量和沉淀總質(zhì)量（或反應前后固體的質(zhì)量合理即可）；
實驗二
【原理分析】碳酸鈉和氫氧化鈣反應產(chǎn)生碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，故反應的方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
【提出假設】碳酸鈉和氫氧化鈣反應除了生成氫氧化鈉外，溶質(zhì)中還可能是碳酸鈉或氫氧化鈉的剩余，故填：碳酸鈉；
【實驗方案】根據(jù)結論碳酸鈉過量，碳酸鈉會和氯化鈣反應產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，故填：產(chǎn)生沉淀；
【實驗評價】只有碳酸鈉過量會產(chǎn)生白色沉淀，而如果沒有明顯的現(xiàn)象，可能是恰好完全反應，但也可能是氫氧化鈣過量；  因此要驗證沒有氫氧化鈣過量，可以滴加碳酸鈉，沒有沉淀產(chǎn)生；
故填：①若氫氧化鈣過量也不會產(chǎn)生沉淀；②碳酸鈉；③無明顯變化．

點評 本題的綜合性較強，考查物質(zhì)的鑒別及對實驗的評價，學生應注意利用物質(zhì)性質(zhì)的差異，多種方法并用來鑒別物質(zhì)，將反應、現(xiàn)象、計算相結合來分析解答．