某学习小组的同学在学习了Na2CO3、NaHCO3的性质后,了解到它们都能与盐酸反应产生CO2气体,那么如何鉴别Na2CO3和NaHCO3呢?带着这样的疑问,他们进行了下列探究:
【查阅资料】
(1)Ca(HCO3)2可溶于水;
(2)NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水.
【猜想】
(1)甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(2)乙同学认为可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应均有沉淀产生;又知道Ca(HCO3)2可溶于水,因此猜测澄清石灰水、CaCl2溶液分别与NaHCO3溶液混合不会产生沉淀,从而鉴别出两种溶液.
(3)丙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别.
【实验探究】(1)甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,各加入澄清石灰水,观察到两支试管中的现象相同,均产生了白色沉淀,实验结果与猜想不一致,即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(2)乙同学将CaCl2溶液加入到分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中,发现两支试管中也都产生了白色沉淀,实验结果
出乎意料,但根据观察到的其他实验现象,他认为仍可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液.
(3)丙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热(如图3所示):
①加热Na2CO3时,开始即见小试管中有少量气泡产生,继续加热,气泡逐渐减少,未见澄清石灰水变浑浊,
②加热NaHCO3时,丙同学观察到实验现象与①不同,证实了自己的猜想是合理的.
【问题讨论】(1)小组同学对上述实验展开了讨论,对甲同学的两个实验进行了比较,并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因(如图1、图2).请写出Na2CO3与澄清石灰水发生反应的化学方程式________;写出NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子:________.
(2)乙同学的两个实验中,大家对CaCl2与Na2CO3溶液的反应比较熟悉,而对CaCl2与NaHCO3溶液混合产生的现象难以理解,同学们又进一步查阅了资料,了解到CaCl2与NaHCO3溶液可发生如下反应:CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,因而同学们知道了乙同学是通过观察到________现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的.至于CaCl2与NaHCO3溶液为什么能发生上述反应,老师指出其反应原理较复杂,有待于今后学习中进一步探究.
(3)丙同学在加热Na2CO3固体时,开始产生少量气泡的原因是________;根据你分析:Na2CO3受热________分解(填“易”或“不易”).在加热NaHCO3固体时,丙同学观察到的实验现象是________(任写一种).
【拓展应用】(1)固体Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通过________方法除去.
(2)把105g氯化钙溶液与100g5.3%的碳酸钠溶液混合,恰好完全反应,则反应所得溶液中溶质的质量分数是多少?(写出完整的解题过程).
网友回答
解:[问题讨论](1)由图2可知Na2CO3和Ca(OH)2混合后有新物质CaCO3生成及自由钠离子和氢氧根,所以方程式为:Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH;由图3可知NaHCO3与澄清石灰水混合,反应前的离子有Na+、OH-、HCO-3、Ca2+,反应后有新物质CaCO3、H2O、Na+、CO32-,对比前后可知参加反应的离子有OH-、HCO-3、Ca2+;
(2)由题意可知,CaCl2与NaHCO3溶液反应,既有沉淀又有气泡生成,CaCl2与Na2CO3溶液反应只有沉淀生成.所以,乙同学是通过观察到气泡产生现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的;
(3)丙同学在加热Na2CO3固体时,开始产生少量气泡的原因是试管中的空气受热体积膨胀;Na2CO3受热不易分解.在加热NaHCO3固体时,NaHCO3固体受热分解生成了碳酸钠、二氧化碳和水,二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水.所以,丙同学观察到的实验现象是澄清石灰水变浑浊;
【拓展应用】(1)由于NaHCO3固体受热分解生成了碳酸钠、二氧化碳和水.所以,固体Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通过加热方法除去;
(2)设反应生成氯化钠的质量为x,生成碳酸钙的质量为y
CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
?????? 106???100?????117
?? 100g×5.3%??y??????x
? ═?解得:x=5.85g????????????
?? ═?解得:y=5g
所得溶液中溶质的质量分数是×100%═2.925%
故答为:[问题讨论](1)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH;Ca2+、OH-、HCO3-;(2)气泡产生;(3)试管中的空气受热体积膨胀;??不易;???澄清石灰水变浑浊;
【拓展应用】(1)加热;(2)反应所得溶液中氯化钠的质量分数是2.925%.
解析分析:【问题讨论】(1)通过分析图中有关反应物混合前后离子的变化,可以写出反应方程式和参与反应的离子;(2)根据碳酸氢钠、碳酸钠与氯化钙溶液反应的现象不同进行鉴别;(3)根据空气受热膨胀分析在加热Na2CO3固体时,开始产生少量气泡的原因,根据在加热NaHCO3固体时有二氧化碳生成,二氧化碳能与石灰水中的氢氧化钙反应,分析现象;【拓展应用】(1)根据固体Na2CO3和NaHCO3性质分析除去固体Na2CO3中混有少量NaHCO3的方法;(2)根据氯化钙与碳酸钠反应的方程式,由碳酸钠的质量科求出生成的氯化钠、碳酸钙的质量,再根据质量守恒定律和溶质质量分数的计算公式,求出所得溶液中溶质的质量分数.
点评:本题信息量、阅读量很大,首先必须剔除干扰信息,再结合课本已有知识快速解题.