3.2 鉴别方法问题
通过上述分析,利用盐酸作为试剂鉴别Na2CO3和NaHCO3就有许多既简便而又行之有效的方法(表3)。
表3 鉴别Na2CO3和NaHCO3的简便方法
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应用的原理 |
操作的方法 |
判断的依据 |
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溶解和反应的热效应差异 |
向两支盛有固体试样的试管中滴入几滴水(或稀盐酸,或浓盐酸),振荡,摸一摸试管底部。 |
温度较高的是Na2CO3, 温度较低的是NaHCO3。 |
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反应过程的差异 |
向两支盛有溶液试样的试管中滴入几滴稀盐酸,观察气体的生成情况。 |
产生气体的是NaHCO3,无气体产生的是Na2CO3。 |
根据公式Q=cm△t,在放热相同的情况下,用减少试剂用量(m)的方法可以增大温度变化(△t)的显著程度。因此,利用热效应差异的鉴别方法中,液体的用量必须严格控制。
参考文献
3.1 热效应问题:溶解过程的热效应是主导因素
根据公式△rHmy =∑vB△fHmy (B)和下列数据(表1)[8]可以进行有关热效应的计算(表2)。
表1 某些物质的标准摩尔生成焓(单位:kJ•mol-1)
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物质 |
H2O(l) |
CO2(g) |
Na2CO3(s) |
NaHCO3(s) |
Na+(aq) |
CO32-(aq) |
HCO3-(aq) |
H+(aq) |
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△fHmy |
-285.830 |
-393.509 |
-950.81 |
-1130.68 |
-240.12 |
-677.14 |
-691.99 |
0 |
表2 Na2CO3和NaHCO3的溶解热效应及与盐酸反应的热效应(单位:kJ•mol-1)
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有关Na2CO3的过程 |
△rHmy |
有关NaHCO3的过程 |
△rHmy |
差异绝对值 |
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溶解:Na2CO3=2Na++CO32- |
-26.7 |
溶解:NaHCO3=Na++HCO3- |
18.7 |
45.4 |
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反应:CO32-+2H+=H2O+CO2↑ |
- 2.199 |
反应:HCO3-+H+=H2O+CO2↑ |
12.651 |
14.85 |
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Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ |
-28.899 |
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
31.351 |
60.25 |
由此可见,Na2CO3和NaHCO3固体分别与盐酸反应过程中,其热效应主要是由于溶解的热效应导致的,分别占了各自全过程热效应的92.4%和59.6%,溶解对这两个过程热效应差异的贡献达到75.4%,占据了主导地位。由于Na2CO3在整个过程中均为放热,而NaHCO3在整个过程中均为吸热,只是化学反应加剧了两个过程的热效应差异。因此,人教版化学教材设计了如下实验:“在两支试管里分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各1g),观察二者外观上的细小差别。分别滴入几滴水,振荡试管,观察现象,用手摸一摸试管底部,有什么感觉?”[9]这一实验方案的设计的直接指向,就是让学生了解Na2CO3和NaHCO3固体在溶解上存在较大的热效应差异。