Question

【題目】有三份白色固體分別為碳酸鈉、碳酸氫鈉及二者的混合物。某化學(xué)課外活動(dòng)小組對(duì)其進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)和探究。

I.甲組同學(xué)采用加熱的方法確定其成分。

(1)除托盤天平、藥匙、三腳架、泥三角、玻璃棒和干燥器外，完成本實(shí)驗(yàn)還需要的實(shí)驗(yàn)儀器有_________。

(2)該小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取一定量的樣品m1g，多次加熱、冷卻、稱量直至恒重，質(zhì)量為m2g。依據(jù)得出結(jié)論，請(qǐng)完成下表。

	m2與m1的關(guān)系	結(jié)論
①		樣品為Na2CO3
②		樣品為NaHCO3
③		樣品為Na2CO3和 NaHCO3的混合物

II.乙組同學(xué)利用已鑒別出的NaHCO3和Na2CO3，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于“能否用CaCl2鑒別的NaHCO3和Na2CO3”的問題進(jìn)行探究。

(3)小組同學(xué)先將NaHCO3、Na2CO3、CaCl2固體分別配制成0.5mol/L的溶液。設(shè)汁如下實(shí)驗(yàn)方案：

表1

	實(shí)驗(yàn)方案	預(yù)測(cè)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1	向2mL Na2CO3溶液中滴加1mL CaCl2溶液	有白色沉淀生成
實(shí)驗(yàn)2	向2mL NaHCO3溶液中滴加1mL CaCl2溶液	無白色沉淀生成

若已知:①室溫下,0.5mol/L NaHCO3溶液pH=8.5，溶液中c(HCO3-)=0.49 mol/L 。

②室溫下, H2CO3的二級(jí)電離常數(shù)K2=5.6×10-11。

③Ksp(CaCO3)=2.8×10-9。

試估算使0.5mol/L NaHCO3溶液中的CO32-沉淀所需的c(Ca2+)應(yīng)不低于_____mol/L，并由此得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)2的預(yù)測(cè)現(xiàn)象_____(填“正確”或“不正確”)。

⑷實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象為白色沉淀并有無色氣體生成。此現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的離子方程式為_____________。

(5)該小組同學(xué)繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)NaHCO3溶液與CaCl2溶液的反應(yīng)進(jìn)行探究，利用氣體壓力傳感器得到的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：(注：CaCl2溶液濃度相同)

表2 容器內(nèi)氣體濃度達(dá)到10000ppm所需時(shí)間

C(NaHCO3)/(mol/L)	所需時(shí)間/s
	v(CaCl2)：v(NaHCO3)
	1:5	2:5	4:5	1:1
1.0	142	124	114	156
0.5	368	264	244	284
0.25	882	450	354	632
0.1	1126	1316	816	1816

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：

①當(dāng)v(CaCl2)：v(NaHCO3)一定時(shí)，隨著_____，氣體逸出速率減��；

②NaHCO3濃度在0.1～1.0mol/L，v(CaCl2)與v(NaHCO3)的比值為____時(shí)，氣體逸出速率最快，可獲得理想的實(shí)驗(yàn)觀察效果。

Answer 1

【答案】 （鐵）坩堝 酒精燈 坩堝鉗（坩堝鉗可不采分） ① m2 = m1 ②m2 = m1 ③m1 < m2 < m1 1.0×10-6.5 不正確 2HCO3- + Ca2+ = CaCO3↓+ H2O + CO2↑ c(NaHCO3) 的減小 4:5

【解析】（1）本題考查實(shí)驗(yàn)儀器的選用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，需要采用加熱方法，確定其成分，方法步驟是取用藥品→稱量→在坩堝中加熱→干燥器中冷卻（防止碳酸鈉在空氣中冷卻，帶有水）→稱量，因此需要用到的儀器有藥匙、托盤天平、坩堝、泥三角、三腳架、酒精燈、玻璃棒、坩堝鉗、干燥器等；（2）本題考查成分的測(cè)定，①碳酸鈉穩(wěn)定，受熱不易分解，因此m1=m2，說明樣品為Na2CO3；②碳酸氫鈉受熱易分解，即2NaHCO3 Na2CO3＋CO2＋H2O，根據(jù)反應(yīng)方程式，求出m2=53m1/84g，說明樣品為NaHCO3；③當(dāng)m2在①②之間，即m1 < m2 < m1，說明樣品是Na2CO3和NaHCO3；（3）本題考查電離平衡常數(shù)和溶度積的計(jì)算，Ka2=c(H＋)×c(CO32－)/c(HCO3－)=10－8.5×c(CO32－)/0.49=5.6×10－11，解得c(CO32－)=2.744×10－2.5mol·L－1，c(Ca2＋)=Ksp/c(CO32－)=2.8×10－9/2.744×10－2.5mol·L－1=1×10－6.5mol·L－1；當(dāng)所加c(Ca2＋)> 1×10－6.5mol·L－1，有沉淀產(chǎn)生，故預(yù)測(cè)結(jié)論不正確；（4）本題考查根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，白色沉淀是CaCO3，氣體是CO2，因此離子反應(yīng)方程式為HCO3－＋Ca2＋=CaCO3↓＋H2O＋CO2↑；（5）考查從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出結(jié)論，①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，隨著c(NaHCO3)的減小，氣體逸出速率減��；②根據(jù)表格數(shù)據(jù)，時(shí)間越短，逸出速率越快，當(dāng)v(CaCl2)與v(NaHCO3)的比值為4：5時(shí)，逸出速率最快。