题目内容

19.Na2CO3的制取方法及Na2CO3和NaHCO3综合实验探究
Ⅰ.(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,其生产流程可简要表示如图:

①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法),而不先通CO2再通NH3的原因是由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小,NH3在水中溶解度较大,先通入NH3使食盐水呈碱性,能够吸收大量CO2气体,产生较高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体.
②写出沉淀池中反应的化学方程式NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓.
Ⅱ.某实验小组探究Na2CO3和NaHCO3的性质,发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签.于是,他们先对固体A、B进行鉴别,再通过实验进行性质探究.
(2)分别加热固体A、B,发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊.A受热分解的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O.
(3)称取两种固体各2g,分别加入两个小烧杯中,再各加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,恢复到室温,向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液.
①发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,由此得出结论:相同温度下,Na2CO3比NaHCO3易溶于水.
②同学们在两烧杯中还观察到以下现象.其中,盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象是b、d(填字母序号).
a.溶液温度下降
b.溶液温度升高
c.滴入酚酞后呈浅红色
d.滴入酚酞后呈红色
(4)同学们将两种固体分别配制成0.5mol•L-1的溶液,设计如表方案并对反应现象做出预测:
实验方案预测现象预测依据
操作1:向2mL Na2CO3溶液中滴加1mL 0.5mol•L-1 CaCl2溶液有白色沉淀Na2CO3溶液中的CO32-浓度较大,能与CaCl2发生反应:Ca2++CO32-═CaCO3↓ (离子方程式)
操作2:向2mL NaHCO3溶液中滴加1mL 0.5mol•L-1CaCl2溶液无白色沉淀NaHCO3溶液中的CO32-浓度很小,不能与CaCl2反应
实施实验后,发现操作2的现象与预测有差异:产生白色沉淀和气体,则该条件下,NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的离子方程式为Ca2++2HCO3-═CaCO3↓+CO2↑+H2O.

分析 Ⅰ.(1)①由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小,NH3在水中溶解度较大,先通入NH3使食盐水呈碱性,能够吸收大量CO2气体,产生较高浓度的HCO3-;
②制碱法的原料为氨气、二氧化碳和饱和氯化钠,沉淀池中得到的是碳酸氢钠;
Ⅱ.(2)碳酸钠稳定,受热难分解,碳酸氢钠热稳定性差,受热易分解,生成二氧化碳气体,二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀;
(3)①常温下,同质量、同体积的溶剂,Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,说明Na2CO3较NaHCO3易溶;
②碳酸钠溶解过程放热,碳酸钠为强碱弱酸盐,水解使溶液呈碱性;
(4)碳酸钠能和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠;CaCl2与NaHCO3溶液反应生成碳酸钙沉淀和二氧化碳气体.

解答 解:(1)①氨气极易溶于水,而二氧化碳微溶于水,先通入氨气,溶液呈碱性,再通入二氧化碳气体可之更多地转化为HCO3-,
故答案为:由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小,NH3在水中溶解度较大,先通入NH3使食盐水呈碱性,能够吸收大量CO2气体,产生较高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体;
②在沉淀池氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵,反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓;
故答案为:NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓;
Ⅱ.(2)碳酸钠稳定,受热难分解,碳酸氢钠热稳定性差,受热易分解,生成二氧化碳气体,生成的CO2气体通入澄清石灰水中发生反应,CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,生成碳酸钙沉淀变浑浊,故A为碳酸氢钠,A分解反应方程式为2NaHCO3 $\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O,
故答案为:2NaHCO3 $\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O;
(3)①称取两种固体各2g,分别放入两个小烧杯中,再各滴加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,并恢复至室温后,发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,说明在同样的温度下,同质量的两种固体在同体积的溶剂中,Na2CO3比NaHCO3易溶于水,
故答案为:同温度下,Na2CO3比NaHCO3易溶于水;
②a.碳酸钠溶解过程为放热过程,故a错误;
b.碳酸钠溶解过程放热,温度升高,故b正确;
c.碳酸钠为强碱弱酸盐,水解溶液呈碱性,滴入酚酞后呈红色,故c错误;
d.碳酸钠为强碱弱酸盐,水解溶液呈碱性,碳酸钠俗称纯碱,滴入酚酞后呈红色,故d正确;
故答案为:b、d;
(4)操作2:CaCl2与NaHCO3溶液反应生成沉淀和气体,可知沉淀是碳酸钙,气体是二氧化碳,反应方程式为:CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,离子反应为Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O,
故答案为:Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O.

点评 本题考查性质实验方案的设计,为高频考点,把握物质的性质、发生的反应及实验设计能力为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意Na2CO3和NaHCO3性质以及相关反应的方程式的书写,易错点为(4),根据题中信息可知CaCl2与NaHCO3溶液可发生反应:CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,题目难度不大.

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