Question

12．碳酸氢钠是一种重要的盐类物质，俗称小苏打，在生活中用途广泛，试举出碳酸氢钠在生活中的一种用途治疗胃酸的药物．
小江同学设计了以下实验，以探究碳酸氢钠的化学性质．
【探究实验1】碳酸氢钠溶液的酸碱性
【实验方案1】取少量固体于试管中，加入适量水溶解，若用pH试纸测定溶液的pH，正确的方法是根据pH试纸的使用方法进行分析．测定溶液pH的具体操作方法为：用干净的玻璃棒蘸取待测溶液并滴在pH试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，读出相同颜色的pH值，测得溶液的pH＞7，向溶液中滴加紫色石蕊试液，观察到溶液变蓝，由此得出结论是酸氢钠溶液呈碱性．
【探究实验2】碳酸氢钠的热稳定性
【实验方案2】用如图所示装置进行实验
现象：充分加热后，大试管口有水珠出现，管底有白色固体残留，小试管中澄清石灰水变浑浊．
结论：碳酸氢钠受热能生成二氧化碳、水和一种白色固体．
验证：小江通过实验证明试管中留下的白色固体是Na₂CO₃，请写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【继续探究】小江向实验2中完全反应后的试管中加水溶解后，滴入无色酚酞试液，发现溶液变成红色，说明碳酸钠溶液也呈碱性．于是他想通过实验证明碳酸钠溶液也呈碱性是由碳酸根离子引起，而不是由钠离子引起的．现在提供如下试剂：碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、氯化钠溶液、氯化钙溶液、酚酞试液，（如果需要你也可以自己选择合适的试剂）请你帮助小江设计实验来证明碳酸钠溶液呈碱性是由CO${\;}_{3}^{2+}$引起，而不是由Na⁺引起的，并写出实验步骤、现象和结论．

Answer 1

分析 根据碳酸氢钠的性质推测其用途；
【实验方案1】用PH试纸检验物质的酸碱度，是较为简便的方法．只需用滴有试液的试纸与标准比色卡对比即可；碱性溶液能使紫色石蕊试液变蓝；
【实验方案2】根据碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠、水和二氧化碳解答；
【继续探究】首先假设钠离子引起溶液呈碱性，那么钠盐溶液都是呈碱性的，但根据所学知识知氯化钠溶液呈中性，说明碱性不是钠离子引起的；那么如果碳酸钠溶液呈碱性的话就一定是碳酸根离子引起的．

解答 解：碳酸氢钠是一种重要的盐类物质，俗称小苏打；碳酸氢钠能和酸反应生成二氧化碳，故可以用作治疗胃酸的药物；受热可分解生成二氧化碳，故也可作发酵粉；
【实验方案1】根据pH试纸的使用方法进行分析．测定溶液pH的具体操作方法为：用干净的玻璃棒蘸取待测溶液并滴在pH试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，读出相同颜色的pH值．测得溶液的pH＞7，向溶液中滴加紫色石蕊试液，观察到溶液变蓝；由此得出结论是碳酸氢钠溶液呈碱性；
【实验方案2】碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式 是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【继续探究】首先假设钠离子引起溶液呈碱性，那么钠盐溶液都是呈碱性的，但根据所学知识知氯化钠溶液呈中性，说明碱性不是钠离子引起的；那么如果碳酸钠溶液呈碱性的话就一定是碳酸根离子引起的．
所以可以设计两个实验，一是证明氯化钠溶液不显碱性，二是证明碳酸钠溶液呈碱性．可分别加入紫色石蕊试液进行鉴别，若氯化钠溶液不蓝色，碳酸钠溶液变蓝色，则证明呈碱性是碳酸根离子引起的．
取5%NaCl溶液1mL加入试管中，滴加几滴石蕊试液，石蕊试液为紫色（或不变色），Na⁺不会使溶液显碱性；
 取5%Na₂CO₃溶液1mL加入试管中，滴加几滴石蕊试液，石蕊试液变蓝色，使石蕊试液变蓝色的只能是CO₃^2-．
故答案为：
小苏打；治疗胃酸的药物；
【实验方案1】根据pH试纸的使用方法进行分析．测定溶液pH的具体操作方法为：用干净的玻璃棒蘸取待测溶液并滴在pH试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，读出相同颜色的pH值；溶液变蓝；酸氢钠溶液呈碱性；
【实验方案2】2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【继续探究】取5%NaCl溶液1mL加入试管中，滴加几滴石蕊试液，石蕊试液为紫色（或不变色），Na⁺不会使溶液显碱性；
 取5%Na₂CO₃溶液1mL加入试管中，滴加几滴石蕊试液，石蕊试液变蓝色，使石蕊试液变蓝色的只能是CO₃^2-．

点评 掌握碳酸盐和酸反应放出二氧化碳气体，酚酞试液的变色情况、方程式的书写，以及碳酸钠、氢氧化钠的性质，是解答的基础和关键，此外，该题还较好的考查了学生根据题意分析解决问题、应用知识解决问题的能力．