Question

某實驗小組鈉及其化合物進行探究．
Ⅰ、該實驗小組欲通過以下實驗來探究Na₂CO₃和NaHCO₃兩種物質(zhì)的性質(zhì)．
（1）稱取兩種固體各2g，分別放入兩個小燒杯中，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，向所得溶液中各滴入2滴酚酞試液．
①發(fā)現(xiàn)Na₂CO₃固體完全溶解，而NaHCO₃固體有剩余，由此得到結(jié)論：同溫度下，溶解度

 

 

 （用“＞”連接）．
②同學(xué)們在兩燒杯中還觀察到了兩溶液均變紅，其中

 

溶液中的顏色更深．
（2）如圖1所示分別加熱A、B固體，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，但一段時間后渾濁又變澄清．請用化學(xué)方程式解釋澄清石灰水中發(fā)生的現(xiàn)象

 

、

 

．

（3）如圖2所示，在氣密性良好的裝置Ⅰ和Ⅱ中分別放入試劑，將氣球內(nèi)的固體同時倒入試管中．
①兩試管中均產(chǎn)生氣體，

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）的反應(yīng)程度更為劇烈．
②反應(yīng)結(jié)束后，氣球均有膨脹，恢復(fù)至室溫．下列說法正確的是

 

．
A．裝置 I的氣球體積較大             
B．裝置 II的氣球體積較大
C．生成氣體的體積根據(jù)鹽酸計算       
D．生成氣體的體積根據(jù)固體計算
Ⅱ、該興趣小組在網(wǎng)上收集到如下信息：鉀、鈣、鈉、鎂等活潑金屬都能在CO₂氣體中燃燒．他們對鈉在CO₂氣體中燃燒后生成的白色物質(zhì)進行了如下探究：
[實驗]將燃燒的鈉迅速伸入到盛有裝滿CO₂的集氣瓶中，鈉在其中繼續(xù)燃燒至完全，反應(yīng)后冷卻，瓶底附著黑色顆粒，瓶壁上粘附著白色物質(zhì)．
[提出假設(shè)]
假設(shè)1：白色物質(zhì)是Na₂O．                    
假設(shè)2：白色物質(zhì)是Na₂CO₃．
假設(shè)3：白色物質(zhì)是Na₂O和Na₂CO₃的混合物．
[設(shè)計實驗方案．驗證假設(shè)]該小組對燃燒后生成的白色物質(zhì)進行如下探究：

實驗方案	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案1	取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液	溶液變成紅色	白色物質(zhì)為Na2O
方案2	①取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的BaCl2溶液	出現(xiàn)白色沉淀
	②靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液	無明顯現(xiàn)象

[思考與交流]
（4）甲同學(xué)認為方案1得到的結(jié)論不正確，其理由是

 

．
（5）乙同學(xué)認為方案2得到的結(jié)論正確，白色物質(zhì)為

 

．理由是

 

．
（6）寫出鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為

 

．
（7）丙同學(xué)認為白色物質(zhì)有可能是氫氧化鈉．你是否同意丙同學(xué)的觀點，并簡述理由：

 

，

 

．

Answer 1

考點：探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）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碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉的水解程度，因此碳酸鈉溶液的堿性更強；
（2）碳酸鈉熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，生成二氧化碳氣體，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，碳酸鈣和二氧化碳和水反應(yīng)生成可溶的碳酸氫鈣；
（3）①同等條件下，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)速率不及碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)；
②等質(zhì)量的Na₂CO₃和NaHCO₃，NaHCO₃物質(zhì)的量較多，生成二氧化碳多；
（4）依據(jù)碳酸鈉水溶液顯堿性分析判斷；
（5）依據(jù)沉淀成分分析判斷為碳酸鋇沉淀，酚酞不變色證明無氧化鈉；
（6）鈉在二氧化碳中 燃燒生成碳和過氧化鈉；
（7）依據(jù)反應(yīng)物組成元素為鈉、氧、碳元素分析，化學(xué)反應(yīng)應(yīng)元素守恒．

解答： 解：（1）①稱取兩種固體各2g，分別放入兩個小燒杯中，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：Na₂CO₃＞NaHCO₃；
②碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉的水解程度，因此碳酸鈉溶液的堿性更強，使酚酞變紅的顏色更深，
故答案為：Na₂CO₃；
（2）碳酸氫鈉受熱易分解，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，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，碳酸鈣和二氧化碳和水反應(yīng)生成可溶的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，所以一段時間后渾濁又變澄清，
故答案為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O； CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂；
（3）①將氣球內(nèi)的固體同時倒入試管發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，同等條件下，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)速率不及碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)，所以I的反應(yīng)程度更為劇烈，
故答案為：Ⅰ；
②Na₂CO₃的摩爾質(zhì)量為：106g/mol；NaHCO₃的摩爾質(zhì)量為：84g/mol，等質(zhì)量的Na₂CO₃和NaHCO₃，NaHCO₃物質(zhì)的量較多，生成二氧化碳多，所以裝置I的氣球體積較大，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，生成氣體的體積可根據(jù)鹽酸計算，
故答案為：A、C；
（4）取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液變紅，不是固體不一定是氧化鈉，碳酸鈉水溶液中水解顯堿性，也可以使酚酞變紅；
故答案為：碳酸鈉溶液水解顯堿性，使酚酞變紅；
（5）取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的BaCl₂溶液，出現(xiàn)白色沉淀是碳酸鋇沉淀，靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液無變化，說明一定無氧化鈉，銀氧化鈉溶于水和水反應(yīng)生成氫氧化鈉；證明白色固體是碳酸鈉；
故答案為：Na₂CO₃；方案2的①中出現(xiàn)白色沉淀是BaCO₃，所以燃燒后的白色物質(zhì)中有Na₂CO₃，②中滴加無色酚酞試液無明顯現(xiàn)象，說明燃燒后的白色固體中無Na₂O；
（6）鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為：4Na+3CO₂=2Na₂O₂+C；
故答案為：4Na+3CO₂=2Na₂O₂+C；
（7）白色物質(zhì)若是氫氧化鈉，需要反應(yīng)物含有氫元素，實驗是鈉在二氧化碳中的反應(yīng)產(chǎn)物，無氫元素存在，不同意丙同學(xué)的推斷；
故答案為：不同意，因為反應(yīng)物中無氫元素．

點評：本題考查Na₂CO₃和NaHCO₃性質(zhì)的比較，題目難度中等，注意把握Na₂CO₃和NaHCO₃性質(zhì)以及相關(guān)反應(yīng)的方程式的書寫．