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．

练习册系列答案
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温度/℃100011501300
平衡常数4.03.73.5
则：①该反应的△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）；
②在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡．求CO的平衡转化率=60%．
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