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Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOHNa2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH;寫出NaHCO3與澄清石灰水混合時參與反應的離子:OH-、HCO3-、Ca2+OH-、HCO3-、Ca2+.
(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Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaClNa2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl;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有無氣泡產生有無氣泡產生現象來鑒別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空氣受熱膨脹空氣受熱膨脹;根據你分析:Na2CO3受熱不易不易分解(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)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)(任寫一種).
[拓展應用]
(1)固體Na2CO3中混有少量NaHCO3,可通過加熱加熱方法除去.
(2)要除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,可加入適量的NaOHNaOH溶液.
【答案】Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH;OH-、HCO3-、Ca2+;Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl;有無氣泡產生;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);加熱;NaOH
【解答】
【點評】
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