“ 套管实验 ” 的实验装置如图所示,请分析实验原理,并回答下列问题:
(1) 整个实验过程中,能观察到烧杯 B 中的现象是 _____ 。
(2) 实验结束时的操作是 _________ 。
(3) 写出实验过程中发生反应的化学方程式: ___ 。
(4) 该证明热稳定性的实验装置中,能否将 NaHCO 3 、 Na 2 CO 3 的位置互换?为什么? ___
有气泡产生,澄清石灰水变浑浊 先将导气管从 A 、 B 烧杯中取出,再停止加热 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 ↑ 不能换,相对来说大试管的温度高,小试管温度低,碳酸钠高温不分解,碳酸氢钠低温分解,从而验证二者的稳定性,碳酸钠比碳酸氢钠稳定。
【分析】
实验开始时,大试管中的气体受热膨胀,烧杯 A 中的导气管会有气泡冒出,碳酸氢钠加热分解生成二氧化碳气体和碳酸钠和水,二氧化碳气体使烧杯 B 中的澄清石灰水变浑浊,据此解答。
【详解】
(1) 烧杯 B 的导气管是和装碳酸氢钠的小试管连接在一起的,碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳气体,二氧化碳气体遇到石灰水,石灰水变浑浊,所以烧杯 B 中现象是有气泡产生,澄清石灰水变浑浊。
(2) 实验结束时,为了防止发生倒吸现象,应先将导气管从烧杯 A 、 B 中取出,再停止加热。
(3) 实验过程中,只有小试管中的碳酸氢钠受热分解,反应的化学方程式是 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 ↑ 。
(4) 从实验装置图可以看出,相对来说大试管的温度高,小试管温度低,碳酸钠高温不分解,碳酸氢钠低温分解,从而验证二者的稳定性,如果放反了,碳酸钠不分解可能是因为温度低导致的,就无法比较二者稳定性了,故二者不能换。
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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