Question

10．碳酸盐是重要的化工原料及试剂．
（1）向0.02mol/L Na₂CO₃溶液中加入等体积的CaCl₂溶液若开始有沉淀生成，则所需CaCl₂溶液的浓度最小为
5.6×10^-7mol•L^-1（已知25℃时K_SP（CaCO₃）=2.8×10^-9）．通过最新工艺可制得纳米（50nm）CaCO₃粉末，设计简
单的实验方法证明该物质的产生取少量产品溶于水形成胶体，然后用一束可见光照射，侧面形成一条光亮通路．
（2）已知0.1mol/L NaHCO₃溶液的pH=8．某学习兴趣小组探究实验室制得的纯碱含少量NaCl，还可能含少量NaHCO₃．为测定纯碱的纯度，用电子天平准确称取样品m克，将其放入锥形瓶中，用适量蒸馏水溶解，滴加2滴酚酞，用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅色变成无色，且半分钟不变色，滴定过程中无气体产生，所用盐酸的体积为V₁mL．
①用离子方程式便是此时发生的反应CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-．
②样品中Na₂CO₃质量分数的表达式是$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%．
③向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙，用同浓度的盐酸继续滴定至终点，所用盐酸的体积为V₂mL．滴定终点时，溶液颜色的变化是溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色；若样品中含 NaHCO₃，则V₁＜V₂（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）Na₂CO₃溶液的浓度为0.02mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍；根据纳米（50nm）CaCO₃粉末溶于水即形成胶体，通过丁达尔现象证明；
（2）①加酚酞指示剂，滴定至溶液由浅色变成无色，则变色范围在碱性，据此书写离子方程式；
②加酚酞指示剂，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-应的终点，以此来计算碳酸氢钠的质量分数；
③用甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反应的终点，所用HCl溶液体积为V₂ mL，根据V₂ 和V₁的大小来判断．

解答 解：（1）Na₂CO₃溶液的浓度为0.02mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=2.8×10^-7mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×2.8×10^-7mol/L=5.6×10^-7mol/L；
因为纳米（50nm）CaCO₃粉末，所以溶于水即形成胶体，则证明该物质的产生的方法为：取少量产品溶于水形成胶体，然后用一束可见光照射，侧面形成一条光亮通路；
故答案为：5.6×10^-7mol•L^-1；取少量产品溶于水形成胶体，然后用一束可见光照射，侧面形成一条光亮通路；
（2）①加酚酞指示剂，滴定至溶液由浅色变成无色，则变色范围在碱性，所以仅发生反应CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；故答案为：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
②酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由浅色变成无色，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反应的终点，所用HCl溶液体积为V₁mL，碳酸氢钠的质量为c×V₁×10^-3×M（Na₂CO₃）g，碳酸钠的质量分数为$\frac{cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}×106g}{mg}$×100%=$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%，故答案为：$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%；
③用甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反应的终点，所用HCl溶液体积为V₂ mL，若V₂=V₁，只有Na₂CO₃；若V₂＞V₁，则含有NaHCO₃，故答案为：溶液由黄色变为橙色；＜．

点评 本题主要考查K_SP的计算、胶体的检验以及采用滴定法检验纯碱含中NaHCO₃的过程，同使也考查了双指示剂法，难度稍大．