Question

11．某次化学兴趣小组活动上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO₃和Na₂CO₃与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中（装置的气密性已检查） 请回答：

（1）各组反应开始时，甲装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O．
（2）当试管中不再有气体生成时，两组实验出现不同现象，填写下表的空格．

	试剂用量	实验现象 （气球体积变化）	分析原因
第 ① 组	42g NaHCO3 53g Na2CO3 300mL4mol/L盐酸	甲中气球与乙中 气球的体积相等	甲、乙盐酸均过量 n（NaHCO3）=n （Na2CO3） V甲（CO2）=V乙（CO2）
第 ② 组	42g NaHCO3 53g Na2CO3 300mL3mol/L盐酸	甲中气球体积大于乙中气球的体积（填“大于”或“小于” 或“等于”）

Answer 1

分析 （1）甲装置发生反应HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，乙装置发生反应CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，据此判断反应速率大小；
（2）根据n=$\frac{m}{M}$分别计算出碳酸氢钠、碳酸钠的物质的量，再根据n=cV计算出盐酸中含有HCl的物质的量，然后根据反应方程式判断过量情况，从而可知甲和乙的反应现象及原因．

解答 解：（1）甲装置发生反应为：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，乙装置发生反应为：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，甲装置内反应速率较快，单位时间产生的CO₂多，故甲装置中的气球体积先变大，
故答案为：甲；HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；
（2）第②组中碳酸氢钠的物质的量为：n=$\frac{m}{M}$=$\frac{42g}{84g/mol}$=0.5mol，碳酸钠的物质的量为：n=$\frac{m}{M}$=$\frac{53g}{106g/mol}$=0.5mol，则n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃），300mL3 mol/L盐酸中含有HCl的物质的量为：3mol/L×0.3L=0.9mol
HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，0.5mol碳酸氢钠完全反应消耗0.5molHCl，而0.5mol碳酸钠CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，完全反应消耗1molHCl，显然甲中盐酸过量，乙中盐酸不足量，则甲乙装置中放出二氧化碳的体积大小为：V（CO₂）_甲＞V（CO₂）_乙，所以甲中气球比乙中气球的体积大，
故答案为：大于；甲中盐酸过量，乙中盐酸不足量、n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃）、V（CO₂）_甲＞V（CO₂）_乙．

点评 本题考查了碳酸钠、碳酸氢钠的性质，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意熟练掌握碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．