Question

某学生在0.1mol/LNaHCO₃溶液中滴加酚酞溶液1滴，整个溶液几乎没有什么变化，但溶液加热后，显明显淡红色，加热较长时间后冷却，红色不褪去．该学生为了了解该过程的原因，进行了下列探究过程：
[实验探究]
实验1：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，测得溶液pH变化如下表

温度（℃）	10	20	30	50	70	80	100
pH	8.3	8.4	8.5	8.9	9.4	9.6	10.1

实验2：10℃时，在烧杯中加入0.1mol/LNaHCO₃溶液200mL，测得该溶液pH=8.3，加热到100℃，测得pH=10.2，恢复到10℃，pH=9.8．
实验3：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，将产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊．
实验4：
①配制0.1mol/LNaHCO₃溶液和0.1mol/LNa₂CO₃溶液各200mL，10℃时，分别测得NaHCO₃溶液pH=8.3，Na₂CO₃溶液pH=11.5．
②加热蒸发0.1mol/L NaHCO₃溶液200mL，至溶液体积100mL，停止加热，加水至200mL，冷却至原温度，测得溶液pH=9.8．
③将0.1mol/L NaHCO₃溶液200mL敞口放置三天，再加水至200mL，测得溶液pH=10.1．
请根据上述实验回答下列问题：
（1）用离子方程式表示0.1mol/LNaHCO₃溶液中存在的平衡（除水电离平衡外）______、______．这两个平衡以______为主，理由是______．
（2）实验3得到的结论是______．
（3）结合实验2、3分析，加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，pH增大的原因可能是______、______、______．
（4）实验4①得到的结论是______．
（5）实验4②“加水至200mL”的目的是______．
实验4③可以得到的结论是______．
（6）要确定NaHCO₃溶液加热后pH增大的主要原因还需要解决的问题是______．

Answer 1

解：（1）0.1mol/LNaHCO₃溶液中存在HCO₃^-的电离平衡HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，水解平衡HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液呈碱性，水解程度大于电离程度，
故答案为：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；水解平衡；溶液显碱性；
（2）产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，该气体为二氧化碳，说明加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，NaHCO₃发生分解反应，产生二氧化碳，
故答案为：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，NaHCO₃发生分解反应，产生二氧化碳；
（3）由实验2、3可知，加热后溶液碱性增强，pH增大的原因可能是：加热水分蒸发，NaHCO₃浓度增大，碱性增强；温度升高促进HCO₃^-的水解，溶液碱性增强；NaHCO₃发生分解生成碳酸钠，溶液碱性增强；
故答案为：水分蒸发，NaHCO₃发生分解反应，NaHCO₃水解平衡被促进；
（4）相同温度下，相同浓度的NaHCO₃溶液和Na₂CO₃溶液，Na₂CO₃溶液的碱性更强，说明Na₂CO₃的水解能力更大，
故答案为：相同温度下，Na₂CO₃的水解能力和溶液碱性大于NaHCO₃；
（5）排除因水分蒸发导致pH增大的因素；
放置0.1mol/LNaHCO₃溶液，溶液碱性增强，应是生成水解能力更强的Na₂CO₃；
故答案为：排除因水分蒸发导致pH增大的因素；NaHCO₃常温下即可发生分解反应；
（6）确定NaHCO₃溶液加热后pH增大的主要原因还需要解决：NaHCO₃发生分解生成碳酸钠？还是水解平衡向右移动？还是两者皆有，
故答案为：NaHCO₃发生分解生成碳酸钠？还是水解平衡向右移动？还是两者皆有．
分析：（1）0.1mol/LNaHCO₃溶液中存在HCO₃^-的电离平衡与水解平衡，溶液呈碱性，水解程度大于电离程度；
（2）产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，该气体为二氧化碳，说明加热NaHCO₃发生分解反应生成二氧化碳；
（3）由实验2、3可知，加热后溶液碱性增强，加热水分蒸发，NaHCO₃浓度增大，碱性增强；温度升高促进HCO₃^-的水解，溶液碱性增强；NaHCO₃发生分解生成碳酸钠，溶液碱性增强；
（4）相同温度下，相同浓度的NaHCO₃溶液和Na₂CO₃溶液，Na₂CO₃溶液的碱性更强，说明Na₂CO₃的水解能力更大；
（5）排除因水分蒸发导致pH增大的因素；
放置0.1mol/LNaHCO₃溶液，溶液碱性增强，应是生成水解能力更强的Na₂CO₃；
（6）确定NaHCO₃溶液加热后pH增大的主要原因还需要解决：NaHCO₃发生分解生成碳酸钠？还是水解平衡向右移动？还是两者皆有．
点评：本题考查物质性质探究实验、钠化合物性质、盐类水解等，是对基础知识的综合利用，难度较大．