Question

某實驗小組欲通過以下實驗來探究Na₂CO₃和NaHCO₃兩種物質的性質。
（1）稱取兩種固體各2 g，分別放入兩個小燒杯中，再各滴加10 mL 蒸餾水，振蕩，測量溫度變化；待固體充分溶解，并恢復至室溫后，向所得溶液中各滴入2滴酚酞試液。
① 發現Na₂CO₃固體完全溶解，而NaHCO₃固體有剩余，由此得到結論                            。
② 同學們在兩燒杯中還觀察到了其它現象。其中，盛放Na₂CO₃的燒杯中出現的現象是    （填字母序號）。
A．溶液溫度下降  B．溶液溫度升高    C．滴入酚酞后呈淺紅色       D．滴入酚酞后呈紅色
（2）如下面左圖所示分別加熱A、B固體，發現固體A受熱產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，但一段時間后渾濁又變澄清。請用化學方程式解釋澄清石灰水中發生的現象                    。

（3）如上圖所示，在氣密性良好的裝置I和II中分別放入試劑，將氣球內的固體同時倒入試管中。
兩試管中均產生氣體，         （填“I”或“II”）的反應程度更為劇烈。
② 反應結束后，氣球均有膨脹，恢復至室溫。下列說法正確的是         。
A．裝置I的氣球體積較大             B．裝置II的氣球體積較大
C．生成氣體的體積根據鹽酸計算       D．生成氣體的體積根據固體計算
（4）將兩種固體分別配制成0.5 mol·L^-1的溶液，探究與0.5 mol·L^-1CaCl₂溶液反應的情況

實驗方案	預測現象	預測依據	實際結果
實驗1：向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液	有白色 沉淀	Na2CO3溶液中的CO32-濃度較大，能與CaCl2發生反應。	有白色沉淀
實驗2：向2 mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液	無白色 沉淀	NaHCO3溶液中的CO32-濃度很小，不能與CaCl2反應。	有白色沉淀出現，同時有少量氣泡冒出。

 
請寫出上述實驗過程中發生的反應的離子方程式：
實驗1：                                   ；實驗2：                                  。

Answer 1

（1）①同溫度下，Na₂CO₃比NaHCO₃易溶于水（2分，不說明溫度條件的扣1分）
②B、D（2分）
（2）Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O（2分）      CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂（2分）
（3）①Ⅰ（2分）   （2）A、C（2分，少選1個得1分，錯選、不選不得分）
（4）實驗1：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓（2分）     實驗2：Ca²⁺+2HCO₃^-=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O（2分）

解析試題分析： （1）本題探究的Na₂CO₃和NaHCO₃兩種物質都是我們中學階段非常熟知的兩種鈉鹽，這兩種物質進行對比，很多性質可以直接結合我們所學內容得出。此處稱取等量的兩種物質溶解，發現Na₂CO₃固體完全溶解，而NaHCO₃固體有剩余，說明在相同溫度下Na₂CO₃固體的溶解度要大于NaHCO₃固體。這兩種鈉鹽溶解均是放熱的，所以會使體系溫度升高。同時它們均是強堿弱酸鹽，水解呈堿性使酚酞變紅。故選BD。
（2）NaHCO₃ 受熱易分解產生CO₂，使澄清石灰水變渾濁，但是通了一段時間的CO₂后，產生的沉淀CaCO₃又與過量的CO2反應生成了可溶的Ca(HCO₃)₂，所以溶液又變澄清。整個過程發生的反應方程式為：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O 、 CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂ 。
（3）①②Na₂CO₃和NaHCO₃兩種物質均能與HCl反應產生CO₂氣體，但是反應中CO₃^2- 要先與H⁺反應生成HCO₃^－，然后再由HCO₃^－與H⁺反應生成CO₂，經過2個步驟，所以裝置I反應要慢，裝置II要跟更為劇烈。
②所得氣球的體積大小主要看反應生成的CO₂氣體的體積，根據C原子守恒，1g的Na₂CO₃和1g NaHCO₃ 中，NaHCO₃ 能生成的CO₂物質的量大，所以產生的氣體多，故A正確；此實驗中鹽酸均完全反應，所以氣體體積根據鹽酸來計算，故C正確；故選AC。
（4）實驗1中產生白色沉淀是由于鈣離子和碳酸根離子結合生成了碳酸鈣沉淀，所以離子方程式為：
Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；而實驗2中理論上HCO₃^－與Ca²⁺ 不能反應，沒有沉淀生成，但是由實際結果推測HCO₃^－發生微弱電離產生CO₃^2-和H⁺，電離產生的CO₃^2-與Ca²⁺ 結合生成了碳酸鈣沉淀，同時進一步促進了電離，使得電離產生的H+又與溶液中的HCO₃^－反應生成CO₂氣體，所以離子方程式為：Ca²⁺+2HCO₃^－=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O。
考點：本題考查的是以中學階段常見的兩種鈉鹽為實驗對象的基礎探究實驗。