Question

某同学在帮助实验员整理化学试剂时发现了一瓶标签残缺的无色溶液（如图甲所示），经实验员分析可知原瓶溶液中的溶质可能是NaCl、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃中的一种，为确认溶液中的溶质，他设计并进行了如下探究活动。

（资料查阅）上述四种物质的相关信息如下：

物质	NaCl	NaOH	Na2CO3	NaHCO3
常温下的溶解度/g	36	109	21.5	9.6
常温下稀溶液的pH	7	13	11	9

请回答下列问题：

（实验探究1）

 

如上图乙所示，在操作①后可确定溶质不是NaCl，则实验现象应是______；在进行操作②时有无色无味气体产生，由此又可排除的物质是__________。

（探究结论）分析四种物质的相关信息，你认为该溶液中的溶质可能是上述四种物质中的______，你的判断依据是__________。若上述探究结论是正确的，操作②发生反应的化学方程式为_____________。

（讨论质疑）有同学认为以上分析不严密，需要进一步实验确定，于是又进行了如下探究。

（实验探究2）向操作①后试管中的溶液中滴加过量CaC1₂溶液（中性），充分反应后，试管中溶液颜色不变，又有白色沉淀产生。

（得出结论）通过实验探究2可确定原瓶溶液中的溶质应该是_________。

（反思拓展）造成该溶液出现上述实验现象的原因是______________（用化学方程式表示）。

Answer

溶液呈红色 NaOH（或氢氧化钠） Na2CO3（或碳酸钠） 碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数不可能达到10%，而碳酸钠溶液可以 NaOH（或氢氧化钠）

【解析】

实验探究1：

如上图乙所示，在操作①后可确定溶质不是NaCl，则实验现象应是溶液呈红色，因为NaOH、Na2CO3、NaHCO3溶液均显碱性，只有NaCl溶液显中性；在进行操作②时有无色无味气体产生，由此又可排除的物质是NaOH（或氢氧化钠），因为Na2CO3、NaHCO3与稀盐酸反应均有二氧化碳产生。

探究结论：

分析四种物质的相关信息，你认为该溶液中的溶质可能是上述四种物质中的Na2CO3（或碳酸钠），依据是碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数不可能达到10%，而碳酸钠溶液可以，常温下碳酸氢钠的溶解度为9.6g，饱和溶液的溶质质量分数为，若上述探究结论是正确的，该物质是Na2CO3，操作②中Na2CO3与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，发生反应的化学方程式为。

得出结论：

通过实验探究2，向操作①后试管中的溶液中滴加过量CaC12溶液（中性），充分反应后，试管中溶液颜色不变，又有白色沉淀产生，过量CaC12溶液将碳酸钠消耗完，生成碳酸钙白色沉淀，只有氢氧化钠使无色酚酞溶液变红，说明溶液中既有氢氧化钠也有碳酸钠，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠，可确定原瓶溶液中的溶质应该是 NaOH（或氢氧化钠）。

反思拓展：

造成该溶液出现上述实验现象的原因是氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为。