题目内容
【题目】小明在实验室发现一瓶天然碱样品，其中可能含有碳酸钠和碳酸氢钠，他们是一对“好兄弟”，小明对他们的性质、组成和变化进行探究。
【查阅资料】
（1）20 ℃时，碳酸钠溶解度是21.5克，碳酸氢钠溶解度是9.6克。
（2）2NaHCO3+ Ca(OH)2= Na2CO3 +CaCO3↓+H2O
（3）Ca(HCO3)2 +Na2CO3= CaCO3↓+2NaHCO3
（4）CaCl2 稀溶液与 NaHCO3稀溶液混合无沉淀、与Na2CO3稀溶液混合有沉淀
Ⅰ．了解他们的性质
（1）有道菜叫猪肚炒大蒜，猪肚美味又营养，但最大的烦恼就是难以清洗，人们常加入碳酸钠来去除油腻和异味，这是利用其溶液显________（填“酸”或“碱”）性。
（2）20 ℃时，向饱和碳酸钠溶液中通入足量的二氧化碳，看到白色浑浊，小明经过推理可能发生化合反应，则生成物是______________，钠盐均溶于水，为什么浑浊呢？查阅资料：白色浑浊的原因是____________________________________________________。
（3）在老师的指导下，小明同学设计了如图装置，用碳酸钠和碳酸氢钠做了对比实验。实验中小试管内沾有无水硫酸铜粉末的棉花球变成蓝色，a烧杯中石灰水无明显现象，b烧杯中石灰水了现白色浑浊。
试回答：① 结论：_______（填“碳酸钠”或“碳酸氢钠”）受热分解出水和CO2等物质 ；
②写出b烧杯中发生反应的化学方程式________________。
Ⅱ．探究样品的成分
【提出问题】天然碱样品含有什么成分？
【假设猜想】
假设一：天然碱成分为碳酸氢钠；
假设二：天然碱成分为碳酸钠；
假设三：天然碱成分为____________________。
【实验方案】
下列操作可选药品：NaOH溶液、 稀盐酸、 Ca(OH)2溶液、 CaCl2溶液
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
操作一：取天然碱样品少量溶于足量水后，加入过量的___________(如果操作一有沉淀，则进行操作二) | 无沉淀出现 | 假设一成立 |
操作二：待操作一中反应充分后过滤，并在滤液中加入过量的_________________，观察。 | __________ | 假设二成立 |
现象略 | 假设三成立 |
【结论】假设一成立
Ⅲ．记录变化的过程
（1）若该样品为碳酸氢钠，加入到盛有足量稀盐酸的烧杯中（烧杯质量为116.9克），不断用玻璃棒搅拌。反应过程用精密仪器测得烧杯和混合物的总质量（m）与反应时间（t）关系如图所示，求所得溶液中溶质质量分数___________________。
【总结反思】
（2）小明同学在数据分析时发现，若依据上述操作及图表测得的碳酸氢钠质量比真实值大，则可能原因是__________________________________。
【答案】 碱性 NaHCO3 20 ℃时，碳酸氢钠溶解度较小 碳酸氢钠 Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O 碳酸钠和碳酸氢钠混合物 CaCl2溶液 Ca(OH)2溶液 无沉淀出现 25% 会发出氯化氢或带出水蒸气
【解析】Ⅰ．（1）碱性物质可以与油脂反应，可用于去除油腻和异味，所以溶液显碱性。
（2）饱和碳酸钠溶液中通入足量的二氧化碳，会发生Na2CO3+H2O+CO2 =2NaHCO3；由于20 ℃时，碳酸钠溶解度是21.5克，碳酸氢钠溶解度是9.6克，碳酸氢钠溶解度较小，所以碳酸氢钠会析出；
（3）①无水硫酸铜粉末的棉花球变成蓝色，说明有水生成，a烧杯中石灰水无明显现象，b烧杯中石灰水了现白色浑浊，说明a中无二氧化碳生成，而b中有二氧化碳生成，即得出碳酸氢钠受热会分解，碳酸钠受热不分解（或碳酸钠比碳酸氢钠稳定）的结论；
②氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水；反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；
Ⅱ．【假设猜想】天然碱成分可能是碳酸氢钠，也可能是碳酸钠，或碳酸氢钠和碳酸钠；
【实验方案】操作一：根据“CaCl2 稀溶液与 NaHCO3稀溶液混合无沉淀、与Na2CO3稀溶液混合有沉淀”取天然碱样品少量溶于足量水后，加入过量的 CaCl2稀溶液，无沉淀出现，假设一成立；
操作二：待操作一中反应充分后过滤，并在滤液中加入过量的 Ca（OH）2溶液，如果不产生沉淀，说明假设二成立；
Ⅲ．从坐标读出烧杯总质量的变化为：172.5-163.7=8.8g是生成二氧化碳的质量；
设产生8.8克二氧化碳需碳酸氢钠的质量为x
Na2CO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
58.5 44
x 8.8g
x=11.7g
所得溶液中溶质质量分数
×100%=25%。
（7）稀盐酸挥发出的HCl气体随CO2气体排出，从而导致所测纯度偏大（或水蒸气随CO2气体排出，从而导致所测纯度偏大）。
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