Question

13．某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和用途，進行了如下圖所示實驗：

（1）若用實驗Ⅳ來驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是NaHCO₃，實驗現(xiàn)象是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）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Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（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Ⅱ．
（3）若測定Na₂CO₃固體中混有的少量NaHCO₃的質量分數(shù)，Ⅲ能否達到實驗目的？若能，請說明其計算所需的數(shù)據能；若不能，請簡要說明理由固體樣品的質量和沉淀總質量（或反應前后固體的質量）．
（4）同學們將兩種固體分別配制成0.5 mol•L^-1的溶液，設計如下方案并對反應現(xiàn)象作出預測：

實驗方案	預測現(xiàn)象	預測依據
操作1：向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol•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Ca2++CO32-=CaCO3↓（寫離子方程式）
操作2：向2 mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol•L-1 CaCl2溶液	無白色沉淀	NaHCO3溶液中的CO32-濃度很小，不能與CaCl2反應

Answer 1

分析 （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(wěn)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(wěn)定性�。�
（2）根據實驗現(xiàn)象是否有明顯區(qū)別進行判斷；根據等質量時產生二氧化碳的量進行分析，因為Na₂CO₃和NaHCO₃與鹽酸反應時都能放出CO₂，故I不能達到實驗目的；等質量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體與鹽酸反應時，NaHCO₃生成的氣體多，故Ⅱ可以；加熱NaHCO₃和Na₂CO₃固體時，NaHCO₃受熱分解，Na₂CO₃不分解，故Ⅲ、Ⅳ也可以達到實驗目的；
（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(shù)；
（4）碳酸鈉能和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉．

解答 解：（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(wěn)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(wěn)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(shù)，
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）；
（4）碳酸鈉能和氯化鈣反應CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl，離子反應為：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，
故答案為：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓．

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．