Question

某实验小组欲通过以下实验来探究Na₂CO₃和NaHCO₃两种物质的性质。
（1）称取两种固体各2 g，分别放入两个小烧杯中，再各滴加10 mL 蒸馏水，振荡，测量温度变化；待固体充分溶解，并恢复至室温后，向所得溶液中各滴入2滴酚酞试液。
① 发现Na₂CO₃固体完全溶解，而NaHCO₃固体有剩余，由此得到结论                            。
② 同学们在两烧杯中还观察到了其它现象。其中，盛放Na₂CO₃的烧杯中出现的现象是    （填字母序号）。
A．溶液温度下降  B．溶液温度升高    C．滴入酚酞后呈浅红色       D．滴入酚酞后呈红色
（2）如下面左图所示分别加热A、B固体，发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，但一段时间后浑浊又变澄清。请用化学方程式解释澄清石灰水中发生的现象                    。

（3）如上图所示，在气密性良好的装置I和II中分别放入试剂，将气球内的固体同时倒入试管中。
两试管中均产生气体，         （填“I”或“II”）的反应程度更为剧烈。
② 反应结束后，气球均有膨胀，恢复至室温。下列说法正确的是         。
A．装置I的气球体积较大             B．装置II的气球体积较大
C．生成气体的体积根据盐酸计算       D．生成气体的体积根据固体计算
（4）将两种固体分别配制成0.5 mol·L^-1的溶液，探究与0.5 mol·L^-1CaCl₂溶液反应的情况

实验方案	预测现象	预测依据	实际结果
实验1：向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液	有白色 沉淀	Na2CO3溶液中的CO32-浓度较大，能与CaCl2发生反应。	有白色沉淀
实验2：向2 mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液	无白色 沉淀	NaHCO3溶液中的CO32-浓度很小，不能与CaCl2反应。	有白色沉淀出现，同时有少量气泡冒出。

 
请写出上述实验过程中发生的反应的离子方程式：
实验1：                                   ；实验2：                                  。

Answer 1

（1）①同温度下，Na₂CO₃比NaHCO₃易溶于水（2分，不说明温度条件的扣1分）
②B、D（2分）
（2）Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O（2分）      CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂（2分）
（3）①Ⅰ（2分）   （2）A、C（2分，少选1个得1分，错选、不选不得分）
（4）实验1：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓（2分）     实验2：Ca²⁺+2HCO₃^-=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O（2分）

试题分析： （1）本题探究的Na₂CO₃和NaHCO₃两种物质都是我们中学阶段非常熟知的两种钠盐，这两种物质进行对比，很多性质可以直接结合我们所学内容得出。此处称取等量的两种物质溶解，发现Na₂CO₃固体完全溶解，而NaHCO₃固体有剩余，说明在相同温度下Na₂CO₃固体的溶解度要大于NaHCO₃固体。这两种钠盐溶解均是放热的，所以会使体系温度升高。同时它们均是强碱弱酸盐，水解呈碱性使酚酞变红。故选BD。
（2）NaHCO₃ 受热易分解产生CO₂，使澄清石灰水变浑浊，但是通了一段时间的CO₂后，产生的沉淀CaCO₃又与过量的CO2反应生成了可溶的Ca(HCO₃)₂，所以溶液又变澄清。整个过程发生的反应方程式为：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O 、 CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂ 。
（3）①②Na₂CO₃和NaHCO₃两种物质均能与HCl反应产生CO₂气体，但是反应中CO₃^2- 要先与H⁺反应生成HCO₃^－，然后再由HCO₃^－与H⁺反应生成CO₂，经过2个步骤，所以装置I反应要慢，装置II要跟更为剧烈。
②所得气球的体积大小主要看反应生成的CO₂气体的体积，根据C原子守恒，1g的Na₂CO₃和1g NaHCO₃ 中，NaHCO₃ 能生成的CO₂物质的量大，所以产生的气体多，故A正确；此实验中盐酸均完全反应，所以气体体积根据盐酸来计算，故C正确；故选AC。
（4）实验1中产生白色沉淀是由于钙离子和碳酸根离子结合生成了碳酸钙沉淀，所以离子方程式为：
Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；而实验2中理论上HCO₃^－与Ca²⁺ 不能反应，没有沉淀生成，但是由实际结果推测HCO₃^－发生微弱电离产生CO₃^2-和H⁺，电离产生的CO₃^2-与Ca²⁺ 结合生成了碳酸钙沉淀，同时进一步促进了电离，使得电离产生的H+又与溶液中的HCO₃^－反应生成CO₂气体，所以离子方程式为：Ca²⁺+2HCO₃^－=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O。