Question

【題目】某學習小組的同學在學習了Na2CO3、NaHCO3的性質后，了解到它們都能與鹽酸反應產生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]
①Ca（HCO3）2可溶于水；
②NaHCO3固體受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水．
[猜想]
①甲同學認為可用澄清石灰水鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液．
②乙同學認為可用CaCl2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液．
甲、乙兩同學的猜想是依據澄清石灰水、CaCl2溶液分別與Na2CO3溶液反應均有沉淀產生；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溶液混合不會產生沉淀，從而鑒別出兩種溶液．
③丙同學認為固體Na2CO3、NaHCO3可用加熱的方法鑒別．
[實驗探究]
①甲同學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象相同，均產生了白色沉淀，實驗結果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液．
②乙同學將CaCl2溶液加入到分別盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的試管中，發現兩支試管中也都產生了白色沉淀，實驗結果出乎意料，但根據觀察到的其他實驗現象，他認為仍可用CaCl2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液．
③丙同學分別取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固體于大試管中加熱（如圖1）：
a.加熱Na2CO3時，開始即見小試管中有少量氣泡產生，繼續加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，
b.加熱NaHCO3時，丙同學觀察到實驗現象與①不同，證實了自己的猜想是合理的．
[問題討論]
（1）小組同學對上述實驗展開了討論，對甲同學的兩個實驗進行了比較，并從物質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與澄清石灰水發生反應的化學方程式；寫出NaHCO3與澄清石灰水混合時參與反應的離子： ．
（2）乙同學的兩個實驗中，大家對CaCl2與Na2CO3溶液的反應比較熟悉，該反應的化學方程式為；而對CaCl2與NaHCO3溶液混合產生的現象難以理解，同學們又進一步查閱了資料，了解到CaCl2與NaHCO3溶液可發生如下反應：CaCl2+2NaHCO3═CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O，因而同學們知道了乙同學是通過觀察到現象來鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液的． 至于CaCl2與NaHCO3溶液為什么能發生上述反應，老師指出其反應原理較復雜，有待于今后學習中進一步探究．
（3）丙同學在加熱Na2CO3固體時，開始產生少量氣泡的原因是；根據你分析：Na2CO3受熱分解（填“易”或“不易”）．在加熱NaHCO3固體時，丙同學觀察到的實驗現象是（任寫一種）．
（4）[拓展應用] 固體Na2CO3中混有少量NaHCO3 ， 可通過方法除去．
（5）要除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3 ， 可加入適量的溶液．

Answer 1

【答案】
（1）Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH；OH﹣、HCO3﹣、Ca2+
（2）Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl；有無氣泡產生
（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生或大試管管口有水珠等）
（4）加熱
（5）NaOH
【解析】解：[問題討論]（1）由圖2可知Na2CO3和Ca（OH）2混合后有新物質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，反應前的離子有HCO3﹣Na+Ca2+ OH﹣ ， 反應后有新物質CaCO3、H2O、Na+、CO32﹣ ， 對比前后可知參加反應的離子有OH﹣、HCO3﹣、Ca2+ ． （2）CaCl2與Na2CO3溶液的發生復分解反應，方程式為Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl， CaCl2與NaHCO3溶液混合，根據所給信息CaCl2+2NaHCO3═CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O，可知該反應既有白色沉淀又有氣體產生，而碳酸鈉和CaCl2溶液反應只有沉淀生成，所以乙同學是根據有無氣泡產生將二者區別開的．（3）碳酸氫鈉受熱易分解，2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O，生成的CO2氣體通入澄清石灰水中發生反應，CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O 生成碳酸鈣沉淀變渾濁．[拓展應用]（1）可以利用NaHCO3的不穩定性，采用加熱方法將其轉換為碳酸鈉．2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O （2）加入適量的NaOH溶液，將其轉換為Na2CO3 ， 方程式為 NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
所以答案是：[問題討論]（1）Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH； OH﹣、HCO3﹣、Ca2+ ． （2）Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl；有無氣泡產生．（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生或大試管管口有水珠等）．
[拓展應用]（1）加熱；（2）NaOH．
【考點精析】關于本題考查的二氧化碳的檢驗和驗滿，需要了解驗證方法：將制得的氣體通入澄清的石灰水，如能渾濁，則是二氧化碳．驗滿方法：用點燃的木條，放在集氣瓶口，木條熄滅．證明已集滿二氧化碳氣體才能得出正確答案．