Question

某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示．

（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的是（填装置序号）______________．

（2）图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_____________，____________；与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是（填选项序号）______________．

A．Ⅳ比Ⅲ复杂

B．Ⅳ比Ⅲ安全

C．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行

（3）若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体应是（填化学式）____________．

（4）将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2：1时，所得溶液中溶质的化学式为_____________，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子______________．

Answer

（1）Ⅱ；（2）2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O；C；

（3）NaHCO3；

（4）Na2CO3；取少量上层清液（或过滤后的滤液或所得溶液）于洁净的试管中，加入适量氯化钙溶液，振荡，若有白色沉淀生成，则证明溶液中含有CO32-．

【解析】

试题分析：（1）无论碳酸钠还是碳酸氢钠都能和盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故Ⅰ无法鉴别；实验Ⅱ中，盐酸和碳酸氢钠反应立即产生气泡，盐酸和碳酸钠先反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳气体，所以看到的现象不同，故能鉴别碳酸钠和碳酸氢钠，正确选项是Ⅱ；（2）碳酸氢钠在加热条件下能分解生成碳酸钠和水、二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应方程式为：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O；实验Ⅲ、Ⅳ相比，IV可以做到一套装置同时进行两个对比实验，而III不能，故正确选项是C；（3）碳酸钠直接加热，碳酸氢钠不直接加热，不直接加热的碳酸氢钠能分解而直接加热的碳酸钠不分解更能说明碳酸氢钠不稳定，因此应该加入NaHCO3；（4）将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2：1时，发生反应：2NaHCO3+Ca(OH)2= CaCO3↓+Na2CO3+ 2H2O，所得溶液中溶质的化学式为Na2CO3；可以利用CaCO3的难溶性检验CO32-的存在，检验所得溶液中溶质的阴离子的方法是取少量上层清液（或过滤后的滤液或所得溶液）于洁净的试管中，加入适量氯化钙溶液，振荡，若有白色沉淀生成，则证明溶液中含有CO32-。

【考点定位】考查碳酸钠和碳酸氢钠的性质、实验方案的设计及评价的知识。

【名师点睛】碳酸是二元酸，因此碳酸的钠盐有碳酸钠和碳酸氢钠，它们都是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性。由于水解程度：CO32->HCO3-，因此等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液的碱性：碳酸钠>碳酸氢钠；二者都可以与盐酸发生反应，碳酸钠与盐酸反应分步进行，首先是发生反应Na2CO3+ HCl= NaHCO3+ NaCl，没有气体产生，然后发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+ CO2↑，产生气体；而向碳酸氢钠溶液中加入盐酸立刻发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+ CO2↑，产生气体，因此快完利用与盐酸反应现象的不同可以鉴别二者，同样也可以利用盐酸与碳酸钠反应分步进行，利用相互滴加顺序不同，反应现象不同鉴别碳酸钠和盐酸两种溶液。碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性不同，碳酸钠稳定，受热不分解；而碳酸氢钠不稳定加热发生分解反应：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，产生的CO2气体可以使澄清石灰水变浑浊，利用这一性质可鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。为了节约时间、节约能源，同时便于对比，可用套管实验进行，将碳酸氢钠放在内管，不直接加热，将碳酸钠放在外管直接加热，通过观察用导气管与两支试管连接澄清石灰水是否变浑浊判断是否发生分解反应；NaHCO3加热分解转化为正盐碳酸钠，也可以与NaOH发生反应转化为正盐，碳酸钠与盐酸或碳酸溶液发生反应，因此可以实现二者的相互转化。碳酸钠与Ca(OH)2发生反应产生CaCO3和水，与二者的相对物质的量多少无关；碳酸氢钠与Ca(OH)2发生反应，二者相对物质的量多少不同，反应不同，因此要注意物质的量对反应产物的影响。