Question

某學習小組的同學在學習了Na₂CO₃、NaHCO₃的性質后，了解到它們都能與鹽酸反應產生CO₂氣體，那么如何鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃呢？帶著這樣的疑問，他們進行了下列探究：
[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）甲同學認為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學認為可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
甲、乙兩同學的猜想是依據澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與Na₂CO₃溶液反應均有沉淀產生；又知道Ca（HCO₃）₂可溶于水，因此猜測澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與NaHCO₃溶液混合不會產生沉淀，從而鑒別出兩種溶液．
（3）丙同學認為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別．
[實驗探究]
（1）甲同學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象相同，均產生了白色沉淀，實驗結果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學將CaCl₂溶液加入到分別盛有少量Na₂CO₃、NaHCO₃溶液的試管中，發現兩支試管中也都產生了白色沉淀，實驗結果出乎意料，但根據觀察到的其他實驗現象，他認為仍可用CaCl₂溶液鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（3）丙同學分別取了一定量的Na₂CO₃、NaHCO₃固體于大試管中加熱（如圖1）：
①加熱Na₂CO₃時，開始即見小試管中有少量氣泡產生，繼續加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁，
②加熱NaHCO₃時，丙同學觀察到實驗現象與①不同，證實了自己的猜想是合理的．
[問題討論]
（1）小組同學對上述實驗展開了討論，對甲同學的兩個實驗進行了比較，并從物質在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖2、圖3）．請寫出Na₂CO₃與澄清石灰水發生反應的化學方程式

 

；寫出NaHCO₃與澄清石灰水混合時參與反應的離子：

 

．
（2）乙同學的兩個實驗中，大家對CaCl₂與Na₂CO₃溶液的反應比較熟悉，該反應的化學方程式為

 

；而對CaCl₂與NaHCO₃溶液混合產生的現象難以理解，同學們又進一步查閱了資料，了解到CaCl₂與NaHCO₃溶液可發生如下反應：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，因而同學們知道了乙同學是通過觀察到

 

現象來鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液的．
至于CaCl₂與NaHCO₃溶液為什么能發生上述反應，老師指出其反應原理較復雜，有待于今后學習中進一步探究．
（3）丙同學在加熱Na₂CO₃固體時，開始產生少量氣泡的原因是

 

；根據你分析：Na₂CO₃受熱

 

分解（填“易”或“不易”）．在加熱NaHCO₃固體時，丙同學觀察到的實驗現象是

 

（任寫一種）．
[拓展應用]
（1）固體Na₂CO₃中混有少量NaHCO₃，可通過

 

方法除去．
（2）要除去Na₂CO₃溶液中混有的少量NaHCO₃，可加入適量的

 

溶液．

Answer 1

分析：[問題討論]（1）通過分析圖中有關反應物混合前后離子的變化，可以寫出反應方程式和參與反應的離子．
（2）根據所給信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知該反應既有白色沉淀又有氣體產生，而碳酸鈉和
CaCl₂溶液反應只有沉淀生成．
[拓展應用]（1）因為碳酸氫鈉不穩定，可用加熱進行除雜．
（2）可以采用轉化法將碳酸氫鈉轉化為碳酸鈉．

解答：解：[問題討論]
（1）由圖2可知Na₂CO₃和Ca（OH）₂混合后有新物質CaCO₃生成及自由鈉離子和氫氧根，所以方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
由圖3可知NaHCO₃與澄清石灰水混合，反應前的離子有HCO₃^-Na⁺Ca²⁺ OH^-，反應后有新物質CaCO₃、H₂O、Na⁺、CO₃^2-，對比前后可知參加反應的離子有OH^-、HCO₃^-、Ca²⁺
（2）CaCl₂與Na₂CO₃溶液的發生復分解反應，方程式為Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
CaCl₂與NaHCO₃溶液混合，根據所給信息CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O，可知該反應既有白色沉淀又有氣體產生，而碳酸鈉和CaCl₂溶液反應只有沉淀生成，所以乙同學是根據有無氣泡產生將二者區別開的．
（3）碳酸氫鈉受熱易分解，2NaHCO₃

加熱  .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，生成的CO₂氣體通入澄清石灰水中發生反應，
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O 生成碳酸鈣沉淀變渾濁．
[拓展應用]
（1）可以利用NaHCO₃的不穩定性，采用加熱方法將其轉換為碳酸鈉．2NaHCO₃

加熱  .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（2）加入適量的NaOH溶液，將其轉換為Na₂CO₃，方程式為 NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O
故答案為：
[問題討論]
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH； OH^-、HCO₃^-、Ca²⁺
（2）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；有無氣泡產生．
（3）空氣受熱膨脹，不易，澄清石灰水變渾濁（或小試管中有大量氣泡產生或大試管管口有水珠等）．
[拓展應用]
（1）加熱
（2）NaOH

點評：本題信息量、閱讀量很大，首先必須剔除干擾信息，再結合課本已有知識快速解題．