实验小组利用传感器探究Na2CO3和NaHCO3的性质。
(查阅资料)
pH越小,c(OH-)越小,溶液碱性越弱。
(实验过程)
(分析与解释)
(1)实验Ⅰ中,溶解时吸收热量的物质是______。
(2)实验Ⅱ中,Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的离子方程式为______,OH-未参与该反应的实验证据是______。
(3)实验Ⅱ中,滴加NaHCO3溶液的pH变化与滴加Na2CO3溶液的有明显差异,原因是滴加NaHCO3溶液的烧杯中,参与反应的离子有______。
NaHCO3 CO+ Ca2+ = CaCO3↓ 滴加Na2CO3溶液的pH变化曲线与滴加蒸馏水的基本重合 HCO、OH-
【解析】
由实验过程可知,实验Ⅰ中,碳酸钠溶解时放出热量,使溶液温度升高,碳酸氢钠溶解时吸收热量,使溶液温度降低;实验Ⅱ中,向澄清石灰水中分别加入蒸馏水、碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液,由题给图像可知,加入蒸馏水和碳酸钠溶液的pH变化曲线基本重合,说明氢氧根离子未参与该反应,加入碳酸氢钠溶液的pH逐渐减小,说明碳酸氢根离子和氢氧根离子参与反应。
【详解】
(1)由分析可知,实验Ⅰ中,碳酸氢钠溶解时吸收热量,使溶液温度降低,故答案为:NaHCO3;
(2)实验Ⅱ中,Na2CO3溶液和澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,反应的离子方程式为CO32—+ Ca2+ = CaCO3↓;由题给图像可知,向澄清石灰水中加入蒸馏水和碳酸钠溶液的pH变化曲线基本重合,说明向澄清石灰水中加入碳酸钠溶液时,氢氧根离子未参与该反应,故答案为:CO32—+ Ca2+ = CaCO3↓;滴加Na2CO3溶液的pH变化曲线与滴加蒸馏水的基本重合;
(3)由题给图像可知,实验Ⅱ中,向澄清石灰水中加入蒸馏水和碳酸钠溶液的pH变化曲线基本重合,加入碳酸氢钠溶液的pH逐渐减小,说明向澄清石灰水中加入碳酸氢钠溶液时,碳酸氢根离子和氢氧根离子参与反应,故答案为:HCO、OH-。
【点睛】
向澄清石灰水中加入蒸馏水和碳酸钠溶液的pH变化曲线基本重合,加入碳酸氢钠溶液的pH逐渐减小,说明向澄清石灰水中加入碳酸钠溶液时,氢氧根离子未参与该反应,向澄清石灰水中加入碳酸氢钠溶液时,碳酸氢根离子和氢氧根离子参与反应是解答关键。
碳酸钠(Na2CO3):
(1)俗名:纯碱或苏打;白色粉末,易溶于水,稳定;可用于制玻璃、肥皂、造纸、防治等
(2)与H+反应:CO32-+2H+==CO2↑+H2O
(3)与NaOH不反应
(4)与石灰水反应:CO32-+Ca2+==CaCO3↓
(5)与氯化钡反应:CO32-+Ba2+==BaCO3↓
(6)与CO2反应:CO32-+CO2+H2O==2HCO3-
碳酸钠的物理性质:
碳酸钠常温下为白色粉末或颗粒。溶于水和甘油,不溶于乙醇。水溶液呈强碱性,pH11.6。
碳酸钠是一种强碱盐,溶于水后发生水解反应(碳酸钠水解会产生碳酸氢钠和氢氧化钠),使溶液显碱性,有一定的腐蚀性,能与酸进行复分解反应。
稳定性 稳定性较强,但高温下也可分解,生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳,生成碳酸氢钠,并结成硬块。吸湿性很强,很容易结成硬块,在高温下也不分解。含有结晶水的碳酸钠有3种:Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。
碳酸钠的用途:
用于制玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业,也用作食品工业发酵剂。
Na2CO3、NaHCO3的性质比较:
表示 | 名称 | 碳酸钠 | 碳酸氢钠 |
化学式 | Na2CO3 | NaHCO3 | |
俗称 | 苏打 | 小苏打 | |
物理性质 | 色态 | 白色粉末 | 白色晶体 |
溶解性 | 易溶于水 | 能溶于水 | |
化学性质 | 与盐酸反应 | Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ | NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
热稳定性 | 很稳定 | 受热分解:2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑ | |
与NaOH反应 | 不反应 | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O | |
相互转化 | Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑ |
Na2CO3、NaHCO3的鉴别:
Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较:
Na2CO3溶液与盐酸反应:
滴加顺序不同,现象不同,化学方程式不同。
①向盐酸里逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量) 2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O
②向Na2CO3溶液里逐滴加入盐酸(开始时酸不足) HCl+Na2CO3==NaCl+NaHCO3(无气泡) HCl+NaHCO3==NaCl+CO2↑+H2O(后来有气泡)
[特别提醒]
(1)Na2CO3和盐酸可以用互滴法鉴别。
(2)滴加顺序不同,放出CO2的量可能相同,也可能不同。
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结:
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)。
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