Question

含鈉元素、鈣元素的化合物是初中化學(xué)的重要研究對象之一．
（一）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)認為可用澄清石灰水鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃溶液．
（2）乙同學(xué)認為可用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，因此猜測澄清石灰水、CaCl₂溶液分別與NaHCO₃溶液混合不會產(chǎn)生沉淀，從而鑒別出兩種溶液．
（3）丙同學(xué)認為固體Na₂CO₃、NaHCO₃可用加熱的方法鑒別．
【實驗探究】（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，實驗結(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，實驗結(jié)果出乎意料，但根據(jù)觀察到的其他實驗現(xiàn)象，他認為仍可用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1）：
①加熱Na₂CO₃時，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，丙同學(xué)觀察到實驗現(xiàn)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(xué)對上述實驗展開了討論，對甲同學(xué)的兩個實驗進行了比較，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2、圖3）．請寫出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參與反應(yīng)的離子：

 

．

（2）乙同學(xué)的兩個實驗中，大家對CaCl₂與Na₂CO₃溶液的反應(yīng)比較熟悉，而對CaCl₂與NaHCO₃溶液混合產(chǎn)生的現(xiàn)象難以理解，同學(xué)們又進一步查閱了資料，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)中進一步探究．
（3）丙同學(xué)在加熱Na₂CO₃固體時，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，丙同學(xué)觀察到的實驗現(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）要除去Na₂CO₃溶液中混有的少量NaHCO₃，可加入適量的

 

溶液．
（二）實驗室里同學(xué)們正在進行探究實驗．用A、B、C、D四支試管各取室溫下等體積的氫氧化鈣飽和溶液，再向A試管中滴加碳酸鈉溶液、B試管中滴加氯化銅溶液、C試管中滴加氯化銨溶液、D試管中滴加氯化鈉溶液，振蕩．
【提出問題】：他們在探究的問題是氫氧化鈣能否與

 

（選填“酸”、“堿”、“鹽”）發(fā)生反應(yīng)？
【表達與交流】：①陽陽同學(xué)根據(jù)在D試管中沒有看到明顯現(xiàn)象，判斷D試管中無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生．你認為此判斷的依據(jù)是否合理

 

 （填“合理”或“不合理”），并解釋其原因是

 

；
②為科學(xué)處理實驗過程中產(chǎn)生的廢液，同學(xué)們對B試管中反應(yīng)后過濾得到的無色濾液，繼續(xù)進行探究．陽陽同學(xué)猜想濾液中只含有一種溶質(zhì)，嬌嬌同學(xué)猜想濾液中含有兩種溶質(zhì)．為驗證哪位同學(xué)的猜想是正確的，同學(xué)們選用兩種不同類別的物質(zhì)進行以下兩個實驗．請?zhí)顚懴铝袑嶒瀳蟾妫?BR>

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
方案一：取少量濾液加入試   管中，向其中		嬌嬌同學(xué)的猜想是正確的． 濾液中含有的兩種溶質(zhì)是
方案二：取少量濾液加入試管中，向其中

【反思與評價】：通過上述實驗，同學(xué)們認為實驗過程中產(chǎn)生的廢液必須處理后再排放．請你對B試管中濾液的處理提出可行的建議

 

（三）現(xiàn)有CaCO₃ 和KHCO₃的混合物，甲、乙兩同學(xué)分別稱取一定質(zhì)量的該混合物來判定其中兩種成分的質(zhì)量比．
①甲同學(xué)稱取2.00g混合物，向其中加入過量的鹽酸，生成氣體的質(zhì)量為ag，則a=

 

．該同學(xué)能否由氣體質(zhì)量計算出混合物中兩成分的質(zhì)量比？

 

（填“能”或“不能”）
②已知KHCO₃ 和NaHCO₃一樣加熱易分解，K₂CO₃的分解溫度遠高于1000℃．乙同學(xué)稱取Wg混合物充分加熱，所得CO₂氣體質(zhì)量（m） 隨溫度（T）變化的曲線如圖所示，則m（CaCO₃）：m（KHCO₃）═

 

（用含b、c的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析：（一）[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）因為碳酸氫鈉不穩(wěn)定，可用加熱進行除雜．
（2）可以采用轉(zhuǎn)化法將碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈉．
（二）利用與氫氧化鈣反應(yīng)的物質(zhì)的組成判斷其分類；有些化學(xué)反應(yīng)沒有明顯的現(xiàn)象，不能因為沒有現(xiàn)象就判定沒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；氫氧化鈣溶液與氯化銅溶液反應(yīng)生成了氫氧化銅沉淀和氯化鈣，反應(yīng)后的溶液是無色的，溶液中溶質(zhì)一定有氯化鈣，一定沒有氯化銅，可能有氫氧化鈣，通過加入氯化鐵和加入酚酞試液的方法來進行確定．
（三）（1）因為CaCO₃、KHCO₃相對原子質(zhì)量均為100，里面碳酸根的比例相等，利用這一知識和突破口解決．
（2）根據(jù)碳酸氫鉀和碳酸鈣分解的溫度判斷生成二氧化碳的質(zhì)量，然后計算質(zhì)量比．

解答：解：（一）[問題討論]
（1）由圖2可知Na₂CO₃和Ca（OH）₂混合后有新物質(zhì)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(yīng)前的離子有Na⁺、OH^-、HCO^-₃、Ca²⁺，反應(yīng)后有新物質(zhì)CaCO₃、H₂O、Na⁺、CO3^2-，對比前后可知參加反應(yīng)的離子有OH^-、HCO^-₃、Ca²⁺
（2）CaCl₂與Na₂CO₃溶液的發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，方程式為Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；CaCl₂與NaHCO₃溶液混合，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，所以乙同學(xué)是根據(jù)有無氣泡產(chǎn)生將二者區(qū)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(fā)生反應(yīng)，
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O 生成碳酸鈣沉淀變渾濁．
[拓展應(yīng)用]
（1）可以利用NaHCO₃的不穩(wěn)定性，采用加熱方法將其轉(zhuǎn)換為碳酸鈉．（2）加入適量的NaOH溶液，將其轉(zhuǎn)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^-、HCO^-₃、Ca²⁺
（2）有無氣泡產(chǎn)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(chǎn)生或大試管管口有水珠等）．
[拓展應(yīng)用]
（1）加熱
（2）NaOH
（二）【提出問題】：碳酸鈉、氯化銅、氯化銨、氯化鈉都屬于鹽類物質(zhì)；
【表達與交流】：①A試管中產(chǎn)生白色沉淀；C試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；有些化學(xué)反應(yīng)沒有明顯的現(xiàn)象，不能因為沒有現(xiàn)象就判定沒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；
②氫氧化鈣溶液與氯化銅溶液反應(yīng)生成了氫氧化銅沉淀和氯化鈣，反應(yīng)后的溶液是無色的，溶液中溶質(zhì)一定有氯化鈣，一定沒有氯化銅，可能有氫氧化鈣，通過通入二氧化碳和加入酚酞試液的方法來進行確定．
【反思與評價】：B試管中的廢液顯堿性，不能直接排放，必須將堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)至中性再排放．
故答案為：【提出問題】：鹽；
【表達與交流】：①不合理；有些化學(xué)反應(yīng)無明顯現(xiàn)象
    ②

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
滴加無色酚酞溶液	無色酚酞溶液便紅色	氫氧化鈣和氯化鈣
滴加氯化鐵溶液	生成紅褐色沉淀
或通入二氧化碳氣體	產(chǎn)生白色沉淀

【反思與評價】：將堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)至中性（答案合理即可）
（三）①碳酸鈣和碳酸氫鉀的相對分子質(zhì)量都是100，含碳酸根的質(zhì)量相同，故2g混合物可看做是一種物質(zhì)如碳酸鈣的質(zhì)量，設(shè)2g碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為x
CaCO₃～CO₂
100    44
2g     x

100

44

=

2g

x

    x=0.88g
由于2g碳酸鈣和碳酸氫鉀不管以何種質(zhì)量比混合時生成的二氧化碳都是0.88g，故不能由氣體質(zhì)量計算出混合物中兩成分的質(zhì)量比；
（2）根據(jù)碳酸氫鉀易分解，碳酸鈣需要高溫分解的性質(zhì)，從圖象中可看出b的質(zhì)量是碳酸氫鉀分解生成二氧化碳的質(zhì)量，碳酸鈣分解生成二氧化碳的質(zhì)量就為（c-b）g，碳酸鈣和碳酸氫鉀的質(zhì)量比就是生成二氧化碳的質(zhì)量比，故m（CaCO₃）：m（KHCO₃）═（c-b）：b．
（2）．①0.88  不能�、冢╟-b）：b

點評：本題信息量、閱讀量很大，首先必須要認真理解題意，通讀題目后，再結(jié)合課本已有知識進行解題．