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）

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。