Question

（10分）某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了Na₂CO₃、NaHCO₃的性質(zhì)后，了解到它們都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂氣體，那么如何鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃呢？帶著這樣的疑問，他們進(jìn)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(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。
（2）乙同學(xué)認(rèn)為可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。
甲、乙兩同學(xué)的猜想是依據(jù)澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與Na₂CO₃溶液反應(yīng)均有沉淀產(chǎn)生；又知道Ca(HCO₃)₂可溶于水，因此猜測(cè)澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與NaHCO₃溶液混合不會(huì)產(chǎn)生沉淀，從而鑒別出兩種溶液。
（3）丙同學(xué)認(rèn)為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別。
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）甲同學(xué)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(xiàn)象相同，均產(chǎn)生了白色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xué)將CaCl₂溶液加入到分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，發(fā)現(xiàn)兩支試管中也都產(chǎn)生了白色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎意料，但根據(jù)觀察到的其他實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，他認(rèn)為仍可用CaCl₂溶
液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液。
（3）丙同學(xué)分別取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體于大試管中加熱（如圖所示）：

① 加熱Na₂CO₃時(shí)，開始即見小試管中有少量氣泡產(chǎn)生，繼續(xù)加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，
② 加熱NaHCO₃時(shí)，丙同學(xué)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與①不同，證實(shí)了自己的猜想是合理的。
【問題討論】（1）小組同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)展開了討論，對(duì)甲同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較，并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖1、圖2）。請(qǐng)寫出Na₂CO₃與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式                                        ；寫出NaHCO₃與澄清石灰水混合時(shí)參與反應(yīng)的離子：                。

圖1：澄清石灰水與Na₂CO₃溶液反應(yīng)         

圖2澄清石灰水與NaHCO₃溶液反應(yīng)
（2）乙同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大家對(duì)CaCl₂與Na₂CO₃溶液的反應(yīng)比較熟悉，而對(duì)CaCl₂與NaHCO₃溶液混合產(chǎn)生的現(xiàn)象難以理解，同學(xué)們又進(jìn)一步查閱了資料，了解到CaCl₂與NaHCO₃溶液可發(fā)生如下反應(yīng)：CaCl₂+2NaHCO₃＝CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O,因而同學(xué)們知道了乙同學(xué)是通過觀察到               現(xiàn)象來鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的。
至于CaCl₂與NaHCO₃溶液為什么能發(fā)生上述反應(yīng)，老師指出其反應(yīng)原理較復(fù)雜，有待于今后學(xué)習(xí)中進(jìn)一步探究。
（3）丙同學(xué)在加熱Na₂CO₃固體時(shí)，開始產(chǎn)生少量氣泡的原因是             ；根據(jù)你分析：Na₂CO₃受熱       分解（填“易”或“不易”）。在加熱NaHCO₃固體時(shí)，丙同學(xué)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是                  （任寫一種）。
【拓展應(yīng)用】（1）固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過                方法除去。
（2）把105g氯化鈣溶液與100g5.3%的碳酸鈉溶液混合，恰好完全反應(yīng)，則反應(yīng)所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（寫出完整的解題過程）。

Answer 1

（1）Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaOH      Ca²⁺、 OH^—、 HCO₃^—（答全才給分）
（2）氣泡產(chǎn)生（3）試管中的空氣受熱體積膨脹； 不易；  澄清石灰水變渾濁（合理就給分）
【拓展應(yīng)用】（1）     加熱     
（2）2.925%

[問題討論]（1）通過分析圖中有關(guān)反應(yīng)物混合前后離子的變化，可以寫出反應(yīng)方程式和參與反應(yīng)的離子．
（2）根據(jù)所給信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知該反應(yīng)既有白色沉淀又有氣體產(chǎn)生，而碳酸鈉和
CaCl2溶液反應(yīng)只有沉淀生成．
[拓展應(yīng)用]（1）因?yàn)樘妓釟溻c不穩(wěn)定，可用加熱進(jìn)行除雜
（2）當(dāng)氯化鈣與碳酸鈉恰好完全反應(yīng)時(shí)，過濾，所得溶液為氯化鈉溶液，其中溶質(zhì)氯化鈉質(zhì)量為樣品中氯化鈉與反應(yīng)生成氯化鈉的質(zhì)量和，利用質(zhì)量守恒定律，求得反應(yīng)后溶液的質(zhì)量，利用溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算公式計(jì)算所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）解：設(shè)反應(yīng)生成氯化鈉的質(zhì)量為x,生成碳酸鈣的質(zhì)量為y （格式1分）
CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓+ 2NaCl
106     100       117
100g×5.3%  y         x
   
x = 5.85g（1分）            y = 5g
答：反應(yīng)所得溶液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是2.925%