题目内容

2．Na2CO3俗称纯碱、苏打，NaHCO3俗称小苏打，两者在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用．某化学兴趣小组设计了如下实验来探究两者的某些性质．请你根据所学知识帮他们完成有关的设计和实验．
（1）甲同学测定两者的酸碱性：各取一定量的固体溶于水，配成相同浓度的溶液，测定其pH值，测定结果为Na2CO3、NaHCO3的pH分别为a和b（a、b均大于7）．
Ⅰ．测定溶液的pH值所用的主要仪器有：pH试纸、表面皿、玻璃棒和标准比色卡．
Ⅱ．有关①100mL0.1mol•L-1NaHCO3、②100mL0.1mol•L-1Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是C
A．溶液中水电离出的OH-个数：②＞①B．溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②＞①
C．①溶液中：c（CO32-）＞c（H2CO3）        D．②溶液中：c（HCO3-）＞c（H2CO3）
（2）常温下，现有pH均为11的标签模糊的NaOH和Na2CO3溶液，则NaOH溶液中由水电离出来的OH-浓度为Na2CO3溶液中水电离出来OH-浓度的10-8倍．
丙同学设计如下实验予以区别：各取1mL两种溶液加水稀释至1L，分别测定其pH．请问丙同学是如何判断哪瓶溶液为Na2CO3溶液？pH值较大的是Na2CO3；
丁同学各取1mL两种溶液，分别滴加少量AlCl3溶液观察有无沉淀或气体进行鉴别，则溶液滴加后同时产生沉淀和气体的反应离子方程式为3CO32-+2Al3++3H2O=3CO2↑+2Al（OH）3↓．
（3）戊同学往10mL0.10mol•L-1的Na2CO3溶液中逐滴滴加0.10mol•L-1的HCl，当溶液中的：c（Na+）=c（Cl-）+c（HCO3-）+2c（CO32-），此时溶液呈中性（填“酸性”、“中性”或“碱性”），所用HCl的体积大于10mL．（填“大于”“等于”或“小于”）
（4）已知：Ksp（CaCO3）=4.96×10-9，不考虑其它因素影响，现将0.40mol•L-1的Na2CO3溶液和0.20mol•L-1的CaCl2溶液等体积混合，则混合后溶液中Ca2+浓度为4.96×10-8mol•L-1．

分析 （1）Ⅰ．测定pH时，用玻璃棒蘸取待测溶液，滴在试纸上，然后再与标准比色卡对照，据此确定实验仪器；
Ⅱ．碳酸钠和碳酸氢钠促进水的电离，水解程度大，则水的电离程度大；Na2CO3溶液中CO32-的水解大于碳酸氢钠中HCO3-的水解，据此进行判断；
（2）计算pH均为11的NaOH和Na2CO3溶液中由水电离出来的OH-浓度为Na2CO3溶液中水电离出来OH-浓度，得出结论，碳酸钠中碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢钠中的碳酸氢根离子的水解成程度，碳酸钠的pH较大；碳酸根离子可以和铝离子之间发生双水解反应；
（3）根据溶液中的电荷守恒来计算；等量的碳酸钠和盐酸反应得到碳酸氢钠，碳酸氢钠显示碱性；
（4）根据碳酸钠和氯化钙反应后生成碳酸钙沉淀，碳酸根离子有剩余，根据沉淀的溶度积Ksp=c（Ca2+）•c（CO32-）计算钙离子浓度．

解答 解：（1）Ⅰ．pH时，将pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测溶液，滴在试纸上，然后再与标准比色卡对照，用到的仪器是：pH试纸、表面皿、玻璃棒和标准比色卡，故答案为：玻璃棒；
Ⅱ．A、碳酸钠和碳酸氢钠促进水的电离，碳酸根离子水解程度大，则碳酸钠中水的电离程度大，即溶液中水电离出的OH-个数：②＞①，故A正确；
B、Na2CO3溶液中CO32-的水解大于乙中HCO3-的水解，则碳酸钠中阴离子浓度之和大，即溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②＞①，故B正确；
C、Na2CO3溶液中CO32-的水解大于碳酸氢钠中HCO3-的水解，所以碳酸根离子减小的浓度大于碳酸的生成浓度，即溶液中：c（CO32-）＜c（H2CO3），故C错误；
D、Na2CO3溶液中CO32-的水解大于碳酸氢钠中HCO3-的水解，碳酸根离子水解得到碳酸氢根离子，碳酸氢根离子水解得到碳酸，所以溶液中：c（HCO3-）＞c（H2CO3），故D正确；
故选C；
（2）pH均为11的NaOH和Na2CO3溶液，则NaOH溶液对水的电离起抑制作用，其中由水电离出来的OH-浓度为10-11mol/L，Na2CO3溶液中，碳酸钠中的碳酸根离子水解，对水的电离起促进作用，水电离出来OH-浓度10-3mol/L，水电离出来OH-浓度之比是10-8，各取1mL两种溶液加水稀释至1L，碳酸钠中碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢钠中的碳酸氢根离子的水解成程度，所以碳酸钠的pH较大，即可以分别测定其pH，pH大的即为碳酸钠，碳酸根离子可以和铝离子之间发生双水解反应，即3CO32-+2Al3++3H2O=3CO2↑+2Al（OH）3↓，即有沉淀、气体生成的是碳酸钠，
故答案为：10-8；pH值较大的是Na2CO3；3CO32-+2Al3++3H2O=3CO2↑+2Al（OH）3↓；
（3）往10mL 0.10mol•L-1的Na2CO3溶液中逐滴滴加0.10mol•L-1的HCl，存在电荷守恒：c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（Cl-）+c（HCO3-）+2c（CO32-），当溶液中的：c（Na+）=c（Cl-）+c（HCO3-）+2c（CO32-），即c（H+）=c（OH-），显示中性，等量的碳酸钠和盐酸反应得到碳酸氢钠，碳酸氢钠显示碱性，让溶液为中性，需要盐酸过量，体积大于10mL，故答案为：中性；大于；
（4）碳酸钠和氯化钙反应后生成碳酸钙沉淀，碳酸根离子有剩余，剩余的物质的量浓度是：$\frac{0.4V-0.2V}{2V}$=0.1mol/L，碳酸钙存在沉淀溶解平衡，根据此时Ksp=c（Ca2+）•c（CO32-），则c（Ca2+）=$\frac{Ksp}{c（CO{\;}_{3}{\;}^{2-}）}$=4.96×10-8 （mol/L），故答案为：4.96×10-8．

点评 本题是一道综合实验方案的设计题，考查学生盐的水解原理的应用以及沉淀溶解平衡的计算，综合性强，难度大．

练习册系列答案
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