Question

19．某中学研究性学习小组为探究碳酸钠和碳酸氢钠两种物质的性质、制法和用途，查阅资料并进行实验．
【资料卡片】（1）碳酸钠（Na₂CO₃），俗名苏打、纯碱，具有热稳定性，易溶于水，其水溶液呈碱性．
（2）碳酸氢钠（NaHCO₃），俗称“小苏打”．固体50℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，270℃时完全分解．水溶液呈现弱碱性．
实验一、实验装置如图Ⅰ～Ⅳ所示．

（1）若用碳酸钠制取二氧化碳气体并验证二氧化碳的部分化学性质，应选用实验Ⅰ，验证二氧化碳化学性质的化学方程式为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）实验Ⅱ说明泡沫灭火器中选择碳酸氢钠与酸反应制CO₂而不选择碳酸钠．
（3）若用实验Ⅳ来验证碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠，则试管B中装入的固体最好是NaHCO₃，能说明碳酸钠比碳酸氢钠稳定的实验现象是左边试管中澄清石灰水变浑浊，右边试管中澄清石灰水不变浑浊．
（4）实验Ⅲ可用于测定Na₂CO₃固体中混有的少量NaHCO₃的质量分数，需测定的数据有固体样品的质量和沉淀总质量（或反应前后固体的质量）．
实验二、用碳酸钠溶液与石灰水反应制烧碱．
取一定量的碳酸钠溶液与澄清石灰水充分反应，过滤，通过实验探究滤液中溶质成分．
【提出问题】滤液中含有哪些溶质？
【原理分析】碳酸钠与石灰水反应的原理为Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH（用化学方程式表示）．
【提出假设】假设一：滤液中只含氢氧化钠；
假设二：滤液中含氢氧化钠和氢氧化钙；
假设三：滤液中含氢氧化钠和碳酸钠．
【实验方案】

实验步骤	实验现象	实验结论
甲同学取少量滤液于试管中， 再滴入氯化钙溶液	若产生沉淀	碳酸钠过量
	若无明显现象	恰好反应

【实验评价】乙同学认为甲同学设计方案中若无明显现象还不能说明溶液和澄清石灰水恰好完全反应，她的理由是①若氢氧化钙过量也不会产生沉淀，她认为要说明溶液与石灰水是否恰好完全反应，还需在甲同学方案的基础上进行，她的方案是：

实验步骤	现象和结论
取少量滤液于试管中，滴入②碳酸钠溶液	观察到③无明显变化，说明恰好反应

Answer 1

分析 实验一、（1）根据碳酸钠和盐酸反应的特点及实验要求选择合适的装置，检验二氧化碳用澄清的石灰水，写出反应的方程式；
（2）根据产生等质量的固体产生二氧化碳的多少分析；
（3）根据试管A中温度高，试管B中温度低，将碳酸氢钠放在温度低的B试管内，若碳酸氢钠分解了而碳酸钠没有分解说明碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠分析；
（4）利用固体样品的质量和沉淀总质量可以计算样品中碳酸氢钠的质量及质量分数；
实验二、【原理分析】根据碳酸钠和氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠写出反应的方程式；
【提出假设】根据碳酸钠和氢氧化钙反应除了生成氢氧化钠外，溶质中还可能是碳酸钠或氢氧化钠的剩余进行猜想；
【实验方案】根据结论碳酸钠过量，碳酸钠会和氯化钙反应产生碳酸钙沉淀分析现象；
【实验评价】根据碳酸钠和氢氧化钙的性质采用排除法设计实验、描述现象、得出结论．

解答 解：实验一
（1）碳酸钠和稀盐酸是在常温下反应，因此选择装置Ⅰ便于将气体导出进行实验，检验二氧化碳用澄清的石灰水，氢氧化钙和二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀和水；故答案为：Ⅰ、CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O； 
（2）实验Ⅱ是利用等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与等量的盐酸混合，根据碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应产生二氧化碳的关系可知若气球胀大速度快且大的是碳酸氢钠碳酸氢钠，否则为碳酸钠，因此碳酸氢钠和盐酸的反应可用于泡沫灭火器的药品；
故填：Ⅱ；
（3）试管A中温度高，试管B中温度低，将碳酸氢钠放在温度低的B试管内，若碳酸氢钠分解了而碳酸钠没有分解说明碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠；碳酸氢钠分解会产生二氧化碳，因此会观察到与试管B相连的左边小试管内的石灰水变浑浊，而与A相连的右边试管内的石灰水没有变浑浊；
故答案为：NaHCO₃；  左边试管中澄清石灰水变浑浊，右边试管中澄清石灰水不变浑浊；
（4）根据固体样品的质量和沉淀总质量可以计算NaHCO₃的质量及质量分数质量分数；
故答案为：固体样品的质量和沉淀总质量（或反应前后固体的质量合理即可）；
实验二
【原理分析】碳酸钠和氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠，故反应的方程式为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
【提出假设】碳酸钠和氢氧化钙反应除了生成氢氧化钠外，溶质中还可能是碳酸钠或氢氧化钠的剩余，故填：碳酸钠；
【实验方案】根据结论碳酸钠过量，碳酸钠会和氯化钙反应产生碳酸钙沉淀，故填：产生沉淀；
【实验评价】只有碳酸钠过量会产生白色沉淀，而如果没有明显的现象，可能是恰好完全反应，但也可能是氢氧化钙过量；  因此要验证没有氢氧化钙过量，可以滴加碳酸钠，没有沉淀产生；
故填：①若氢氧化钙过量也不会产生沉淀；②碳酸钠；③无明显变化．

点评 本题的综合性较强，考查物质的鉴别及对实验的评价，学生应注意利用物质性质的差异，多种方法并用来鉴别物质，将反应、现象、计算相结合来分析解答．