Question

【题目】某学习小组的同学在学习了Na2CO3、NaHCO3的性质后，了解到它们都能与盐酸反应产生CO2气体，那么如何鉴别Na2CO3和NaHCO3呢？带着这样的疑问，他们进行了下列探究： [查阅资料]
①Ca（HCO3）2可溶于水；
②NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水．
[猜想]
①甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液．
②乙同学认为可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液．
甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应均有沉淀产生；又知道Ca（HCO3）2可溶于水，因此猜测澄清石灰水、CaCl2溶液分别与NaHCO3溶液混合不会产生沉淀，从而鉴别出两种溶液．
③丙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别．
[实验探究]
①甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中，各加入澄清石灰水，观察到两支试管中的现象相同，均产生了白色沉淀，实验结果与猜想不一致，即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液．
②乙同学将CaCl2溶液加入到分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中，发现两支试管中也都产生了白色沉淀，实验结果出乎意料，但根据观察到的其他实验现象，他认为仍可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液．
③丙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热（如图1）：
a.加热Na2CO3时，开始即见小试管中有少量气泡产生，继续加热，气泡逐渐减少，未见澄清石灰水变浑浊，
b.加热NaHCO3时，丙同学观察到实验现象与①不同，证实了自己的猜想是合理的．
[问题讨论]
（1）小组同学对上述实验展开了讨论，对甲同学的两个实验进行了比较，并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因（如图2、图3）．请写出Na2CO3与澄清石灰水发生反应的化学方程式；写出NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子： ．
（2）乙同学的两个实验中，大家对CaCl2与Na2CO3溶液的反应比较熟悉，该反应的化学方程式为；而对CaCl2与NaHCO3溶液混合产生的现象难以理解，同学们又进一步查阅了资料，了解到CaCl2与NaHCO3溶液可发生如下反应：CaCl2+2NaHCO3═CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O，因而同学们知道了乙同学是通过观察到现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的． 至于CaCl2与NaHCO3溶液为什么能发生上述反应，老师指出其反应原理较复杂，有待于今后学习中进一步探究．
（3）丙同学在加热Na2CO3固体时，开始产生少量气泡的原因是；根据你分析：Na2CO3受热分解（填“易”或“不易”）．在加热NaHCO3固体时，丙同学观察到的实验现象是（任写一种）．
（4）[拓展应用] 固体Na2CO3中混有少量NaHCO3 ， 可通过方法除去．
（5）要除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3 ， 可加入适量的溶液．

Answer 1

【答案】
（1）Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH；OH﹣、HCO3﹣、Ca2+
（2）Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl；有无气泡产生
（3）空气受热膨胀；不易；澄清石灰水变浑浊（或小试管中有大量气泡产生或大试管管口有水珠等）
（4）加热
（5）NaOH
【解析】解：[问题讨论]（1）由图2可知Na2CO3和Ca（OH）2混合后有新物质CaCO3生成及自由钠离子和氢氧根，所以方程式为：Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH；由图3可知NaHCO3与澄清石灰水混合，反应前的离子有HCO3﹣Na+Ca2+ OH﹣ ， 反应后有新物质CaCO3、H2O、Na+、CO32﹣ ， 对比前后可知参加反应的离子有OH﹣、HCO3﹣、Ca2+ ． （2）CaCl2与Na2CO3溶液的发生复分解反应，方程式为Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl， CaCl2与NaHCO3溶液混合，根据所给信息CaCl2+2NaHCO3═CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O，可知该反应既有白色沉淀又有气体产生，而碳酸钠和CaCl2溶液反应只有沉淀生成，所以乙同学是根据有无气泡产生将二者区别开的．（3）碳酸氢钠受热易分解，2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O，生成的CO2气体通入澄清石灰水中发生反应，CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O 生成碳酸钙沉淀变浑浊．[拓展应用]（1）可以利用NaHCO3的不稳定性，采用加热方法将其转换为碳酸钠．2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O （2）加入适量的NaOH溶液，将其转换为Na2CO3 ， 方程式为 NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
所以答案是：[问题讨论]（1）Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH； OH﹣、HCO3﹣、Ca2+ ． （2）Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl；有无气泡产生．（3）空气受热膨胀，不易，澄清石灰水变浑浊（或小试管中有大量气泡产生或大试管管口有水珠等）．
[拓展应用]（1）加热；（2）NaOH．
【考点精析】关于本题考查的二氧化碳的检验和验满，需要了解验证方法：将制得的气体通入澄清的石灰水，如能浑浊，则是二氧化碳．验满方法：用点燃的木条，放在集气瓶口，木条熄灭．证明已集满二氧化碳气体才能得出正确答案．