Question

某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了Na₂CO₃、NaHCO₃的性質(zhì)后，了解到它們都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂氣體，那么如何鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃呢？帶著這樣的疑問，他們進行了下列探究：
[查閱資料]
（1）Ca（HCO₃）₂可溶于水；
（2）NaHCO₃固體受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水．
[猜想]
（1）甲同學(xué)認為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學(xué)認為可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
甲、乙兩同學(xué)的猜想是依據(jù)澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與Na₂CO₃溶液反應(yīng)均有沉淀產(chǎn)生；又知道Ca（HCO₃）₂可溶于水，因此猜測澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與NaHCO₃溶液混合不會產(chǎn)生沉淀，從而鑒別出兩種溶液．
（3）丙同學(xué)認為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別．
[實驗探究]
（1）甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，各加入澄清石灰水，觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同，均產(chǎn)生了白色沉淀，實驗結(jié)果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學(xué)將CaCl₂溶液加入到分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，發(fā)現(xiàn)兩支試管中也都產(chǎn)生了白色沉淀，實驗結(jié)果出乎意料，但根據(jù)觀察到的其他實驗現(xiàn)象，他認為仍可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（3）丙同學(xué)分別取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體于大試管中加熱（如圖1）：
①加熱Na₂CO₃時，開始即見小試管中有少量氣泡產(chǎn)生，繼續(xù)加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，
②加熱NaHCO₃時，丙同學(xué)觀察到實驗現(xiàn)象與①不同，證實了自己的猜想是合理的．
[問題討論]
（1）小組同學(xué)對上述實驗展開了討論，對甲同學(xué)的兩個實驗進行了比較，并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖2、圖3）．請寫出Na₂CO₃與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

；寫出NaHCO₃與澄清石灰水混合時參與反應(yīng)的離子：

 

．
（2）乙同學(xué)的兩個實驗中，大家對CaCl₂與Na₂CO₃溶液的反應(yīng)比較熟悉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；而對CaCl₂與NaHCO₃溶液混合產(chǎn)生的現(xiàn)象難以理解，同學(xué)們又進一步查閱了資料，了解到CaCl₂與NaHCO₃溶液可發(fā)生如下反應(yīng)：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，因而同學(xué)們知道了乙同學(xué)是通過觀察到

 

現(xiàn)象來鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的．
至于CaCl₂與NaHCO₃溶液為什么能發(fā)生上述反應(yīng)，老師指出其反應(yīng)原理較復(fù)雜，有待于今后學(xué)習(xí)中進一步探究．
（3）丙同學(xué)在加熱Na₂CO₃固體時，開始產(chǎn)生少量氣泡的原因是

 

；根據(jù)你分析：Na₂CO₃受熱

 

分解（填“易”或“不易”）．在加熱NaHCO₃固體時，丙同學(xué)觀察到的實驗現(xiàn)象是

 

（任寫一種）．
[拓展應(yīng)用]
（1）固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過

 

方法除去．
（2）要除去Na₂CO₃溶液中混有的少量NaHCO₃，可加入適量的

 

溶液．

Answer 1

分析：[問題討論]（1）通過分析圖中有關(guān)反應(yīng)物混合前后離子的變化，可以寫出反應(yīng)方程式和參與反應(yīng)的離子．
（2）根據(jù)所給信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知該反應(yīng)既有白色沉淀又有氣體產(chǎn)生，而碳酸鈉和
CaCl₂溶液反應(yīng)只有沉淀生成．
[拓展應(yīng)用]（1）因為碳酸氫鈉不穩(wěn)定，可用加熱進行除雜．
（2）可以采用轉(zhuǎn)化法將碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈉．

解答：解：[問題討論]
（1）由圖2可知Na₂CO₃和Ca（OH）₂混合后有新物質(zhì)CaCO₃生成及自由鈉離子和氫氧根，所以方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
由圖3可知NaHCO₃與澄清石灰水混合，反應(yīng)前的離子有HCO₃^-Na⁺Ca²⁺ OH^-，反應(yīng)后有新物質(zhì)CaCO₃、H₂O、Na⁺、CO₃^2-，對比前后可知參加反應(yīng)的離子有OH^-、HCO₃^-、Ca²⁺
（2）CaCl₂與Na₂CO₃溶液的發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，方程式為Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
CaCl₂與NaHCO₃溶液混合，根據(jù)所給信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知該反應(yīng)既有白色沉淀又有氣體產(chǎn)生，而碳酸鈉和CaCl₂溶液反應(yīng)只有沉淀生成，所以乙同學(xué)是根據(jù)有無氣泡產(chǎn)生將二者區(qū)別開的．
（3）碳酸氫鈉受熱易分解，2NaHCO₃

加熱  .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，生成的CO₂氣體通入澄清石灰水中發(fā)生反應(yīng)，
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O 生成碳酸鈣沉淀變渾濁．
[拓展應(yīng)用]
（1）可以利用NaHCO₃的不穩(wěn)定性，采用加熱方法將其轉(zhuǎn)換為碳酸鈉．2NaHCO₃

加熱  .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（2）加入適量的NaOH溶液，將其轉(zhuǎn)換為Na₂CO₃，方程式為 NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O
故答案為：
[問題討論]
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH； OH^-、HCO₃^-、Ca²⁺
（2）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；有無氣泡產(chǎn)生．
（3）空氣受熱膨脹，不易，澄清石灰水變渾濁（或小試管中有大量氣泡產(chǎn)生或大試管管口有水珠等）．
[拓展應(yīng)用]
（1）加熱
（2）NaOH

點評：本題信息量、閱讀量很大，首先必須剔除干擾信息，再結(jié)合課本已有知識快速解題．