Question

含鈉元素、鈣元素的化合物是初中化學的重要研究對象之一．
（一）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】（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）：
①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，
②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，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）．
【拓展應用】（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．
（二）實驗室里同學們正在進行探究實驗．用A、B、C、D四支試管各取室溫下等體積的氫氧化鈣飽和溶液，再向A試管中滴加碳酸鈉溶液、B試管中滴加氯化銅溶液、C試管中滴加氯化銨溶液、D試管中滴加氯化鈉溶液，振蕩．
【提出問題】：他們在探究的問題是氫氧化鈣能否與

 

（選填“酸”、“堿”、“鹽”）發生反應？
【表達與交流】：①陽陽同學根據在D試管中沒有看到明顯現象，判斷D試管中無化學反應發生．你認為此判斷的依據是否合理

 

 （填“合理”或“不合理”），并解釋其原因是

 

；
②為科學處理實驗過程中產生的廢液，同學們對B試管中反應后過濾得到的無色濾液，繼續進行探究．陽陽同學猜想濾液中只含有一種溶質，嬌嬌同學猜想濾液中含有兩種溶質．為驗證哪位同學的猜想是正確的，同學們選用兩種不同類別的物質進行以下兩個實驗．請填寫下列實驗報告：

實驗內容	實驗現象	實驗結論
方案一：取少量濾液加入試   管中，向其中		嬌嬌同學的猜想是正確的． 濾液中含有的兩種溶質是
方案二：取少量濾液加入試管中，向其中

【反思與評價】：通過上述實驗，同學們認為實驗過程中產生的廢液必須處理后再排放．請你對B試管中濾液的處理提出可行的建議

 

（三）現有CaCO₃ 和KHCO₃的混合物，甲、乙兩同學分別稱取一定質量的該混合物來判定其中兩種成分的質量比．
①甲同學稱取2.00g混合物，向其中加入過量的鹽酸，生成氣體的質量為ag，則a=

 

．該同學能否由氣體質量計算出混合物中兩成分的質量比？

 

（填“能”或“不能”）
②已知KHCO₃ 和NaHCO₃一樣加熱易分解，K₂CO₃的分解溫度遠高于1000℃．乙同學稱取Wg混合物充分加熱，所得CO₂氣體質量（m） 隨溫度（T）變化的曲線如圖所示，則m（CaCO₃）：m（KHCO₃）═

 

（用含b、c的代數式表示）

Answer 1

分析：（一）[問題討論]（1）通過分析圖中有關反應物混合前后離子的變化，可以寫出反應方程式和參與反應的離子．
（2）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．
[拓展應用]（1）因為碳酸氫鈉不穩定，可用加熱進行除雜．
（2）可以采用轉化法將碳酸氫鈉轉化為碳酸鈉．
（二）利用與氫氧化鈣反應的物質的組成判斷其分類；有些化學反應沒有明顯的現象，不能因為沒有現象就判定沒發生化學反應；氫氧化鈣溶液與氯化銅溶液反應生成了氫氧化銅沉淀和氯化鈣，反應后的溶液是無色的，溶液中溶質一定有氯化鈣，一定沒有氯化銅，可能有氫氧化鈣，通過加入氯化鐵和加入酚酞試液的方法來進行確定．
（三）（1）因為CaCO₃、KHCO₃相對原子質量均為100，里面碳酸根的比例相等，利用這一知識和突破口解決．
（2）根據碳酸氫鉀和碳酸鈣分解的溫度判斷生成二氧化碳的質量，然后計算質量比．

解答：解：（一）[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Na⁺、OH^-、HCO^-₃、Ca²⁺，反應后有新物質CaCO₃、H₂O、Na⁺、CO3^2-，對比前后可知參加反應的離子有OH^-、HCO^-₃、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

加熱  .

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．（2）加入適量的NaOH溶液，將其轉換為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^-、HCO^-₃、Ca²⁺
（2）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
（二）【提出問題】：碳酸鈉、氯化銅、氯化銨、氯化鈉都屬于鹽類物質；
【表達與交流】：①A試管中產生白色沉淀；C試管中發生反應的化學方程式是：2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；有些化學反應沒有明顯的現象，不能因為沒有現象就判定沒發生化學反應；
②氫氧化鈣溶液與氯化銅溶液反應生成了氫氧化銅沉淀和氯化鈣，反應后的溶液是無色的，溶液中溶質一定有氯化鈣，一定沒有氯化銅，可能有氫氧化鈣，通過通入二氧化碳和加入酚酞試液的方法來進行確定．
【反思與評價】：B試管中的廢液顯堿性，不能直接排放，必須將堿性物質調節至中性再排放．
故答案為：【提出問題】：鹽；
【表達與交流】：①不合理；有些化學反應無明顯現象
    ②

實驗內容	實驗現象	實驗結論
滴加無色酚酞溶液	無色酚酞溶液便紅色	氫氧化鈣和氯化鈣
滴加氯化鐵溶液	生成紅褐色沉淀
或通入二氧化碳氣體	產生白色沉淀

【反思與評價】：將堿性物質調節至中性（答案合理即可）
（三）①碳酸鈣和碳酸氫鉀的相對分子質量都是100，含碳酸根的質量相同，故2g混合物可看做是一種物質如碳酸鈣的質量，設2g碳酸鈣和鹽酸反應生成二氧化碳的質量為x
CaCO₃～CO₂
100    44
2g     x

100

44

=

2g

x

    x=0.88g
由于2g碳酸鈣和碳酸氫鉀不管以何種質量比混合時生成的二氧化碳都是0.88g，故不能由氣體質量計算出混合物中兩成分的質量比；
（2）根據碳酸氫鉀易分解，碳酸鈣需要高溫分解的性質，從圖象中可看出b的質量是碳酸氫鉀分解生成二氧化碳的質量，碳酸鈣分解生成二氧化碳的質量就為（c-b）g，碳酸鈣和碳酸氫鉀的質量比就是生成二氧化碳的質量比，故m（CaCO₃）：m（KHCO₃）═（c-b）：b．
（2）．①0.88  不能　②（c-b）：b

點評：本題信息量、閱讀量很大，首先必須要認真理解題意，通讀題目后，再結合課本已有知識進行解題．