Question

Na₂CO₃的制取方法及Na₂CO₃和NaHCO₃综合实验探究

Ⅰ． (1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下:

①往饱和食盐水中依次通入足量的NH₃、CO₂(氨碱法)，而不先通CO₂再通NH₃的原因是_______________________________________________。

②写出沉淀池中反应的化学方程式_______________________________________________。

Ⅱ．某实验小组探究Na₂CO₃和NaHCO₃的性质，发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是，他们先对固体A、B进行鉴别，再通过实验进行性质探究。

(2)分别加热固体A、B，发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A受热分解的化学方程式为_______________________________________________。

(3)称取两种固体各2 g，分别加入两个小烧杯中，再各加10 mL蒸馏水，振荡，测量温度变化；待固体充分溶解，恢复到室温，向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。

①发现Na₂CO₃固体完全溶解，而NaHCO₃固体有剩余，由此得出结论：_______________________。

②同学们在两烧杯中还观察到以下现象。其中，盛放Na₂CO₃的烧杯中出现的现象是________(填字母序号)。

a．溶液温度下降

b．溶液温度升高

c．滴入酚酞后呈浅红色

d．滴入酚酞后呈红色

(4)同学们将两种固体分别配制成0.5 mol·L^－1的溶液，设计如下方案并对反应现象做出预测：

实验方案	预测现象	预测依据
操作1：向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L^－1 CaCl2溶液	有白色沉淀	Na2CO3溶液中的CO浓度较大，能与CaCl2发生反应：Ca^2^＋＋CO===CaCO3↓ (离子方程式)
操作2：向2 mL NaHCO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·L－1 CaCl2溶液	无白色沉淀	NaHCO3溶液中的CO浓度很小，不能与CaCl2反应

实施实验后，发现操作2的现象与预测有差异：产生白色沉淀和气体，则该条件下，NaHCO₃溶液与CaCl₂溶液反应的离子方程式为________________。

Answer

（1）①由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，NH3在水中溶解度较大，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生较高浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体

②NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl

（2）2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

（3）①相同温度下，Na2CO3比NaHCO3易溶于水

②b、d

（4）Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

【解析】

试题分析：（1）①氨气极易溶于水，而二氧化碳微溶于水，先通入氨气，溶液呈碱性，再通入二氧化碳气体可之更多地转化为HCO3-。

故答案为：因为NH3极易溶于水且溶液呈弱减性，再通入CO2使之更多地转化为HCO3-；

③在沉淀池氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓；碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。

故答案为：NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓；

（2）碳酸钠稳定，受热难分解，碳酸钠热稳定性差，受热易分解，生成二氧化碳气体，故A为碳酸氢钠，反应方程式为：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O，生成的CO2气体通入澄清石灰水中发生反应，CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 生成碳酸钙沉淀变浑浊；

故答案为：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O；

（3）①称取两种固体各2g，分别放入两个小烧杯中，再各滴加10mL蒸馏水，振荡，测量温度变化；待固体充分溶解，并恢复至室温后，发现Na2CO3固体完全溶解，而NaHCO3固体有剩余，说明在同样的温度下，同质量的两种固体在同体积的溶剂中，Na2CO3比NaHCO3易溶于水。

故答案为：相同温度下，Na2CO3比NaHCO3易溶于水；

②a．碳酸钠溶解过程为放热过程，故a错误；

b．碳酸钠溶解过程放热，温度升高，故b正确；

c．碳酸钠为强碱弱酸盐，水解溶液呈碱性，滴入酚酞后呈红色，故c错误；

d．碳酸钠为强碱弱酸盐，水解溶液呈碱性，碳酸钠俗称纯碱，滴入酚酞后呈红色，故d正确；

故答案为：b、d；

（4）实验1：碳酸钠能和氯化钙反应CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaCl，离子反应为：Ca2++CO32-=CaCO3↓。实验2：CaCl2与NaHCO3溶液可发生反应：CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O，离子反应为：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O。

故答案为：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O。

考点：考查性质实验方案设计；探究碳与碳酸氢钠的性质

【名师点睛】本题考查Na2CO3和NaHCO3性质的异同，题目难度中等，注意把握Na2CO3和NaHCO3性质以及相关反应的方程式的书写，易错点为（4），注意根据题给信息可知CaCl2与NaHCO3溶液可发生反应：CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O。

（1）碳酸钠稳定，受热难分解，碳酸氢钠热稳定性差，受热易分解，生成二氧化碳气体，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀；

（2）①常温下，同质量、同体积的溶剂，Na2CO3固体完全溶解，而NaHCO3固体有剩余，说明Na2CO3较NaHCO3易溶；②碳酸钠溶解过程放热，碳酸钠为强碱弱酸盐，水解使溶液呈碱性；

（3）①同等条件下，碳酸钠与盐酸反应速率不及碳酸氢钠与盐酸反应；②等质量的Na2CO3和NaHCO3，NaHCO3物质的量较多，生成二氧化碳多；

（4）碳酸钠能和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠；CaCl2与NaHCO3溶液反应生成碳酸钙沉淀和二氧化碳气体。