Question

9．某实验小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱，并进行以下探究：
（1）检验纯碱样品中是否混有NaHCO₃，请选择下列装置设计实验，并完成下表：

选择的装置 （填编号）	实验现象	实验结论
AB或AC或ACB	B变浑浊或C变蓝或C变蓝、B变浑	样品含 NaHCO3

（2）测定该纯碱样品的纯度：称取m₁g样品，置于小烧杯中，加水溶解，滴加足量CaCl₂溶液．将反应混和物过滤、洗涤（填操作）、干燥、称量为m₂g．该纯碱样品的纯度为$\frac{106{m}_{2}}{{m}_{1}}$%．
（3）该小组同学在0.1mol/LNaHCO₃溶液中滴加酚酞溶液1滴，溶液没有什么变化，但加热后显淡红色，加热较长时间后冷却，红色不褪去．为探究原因，进行了下列实验：
实验1：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，测得溶液pH变化如下表

温度（℃）	10	20	30	50	70	80	100
pH	8.3	8.4	8.5	8.9	9.4	9.6	10.1

但当温度恢复到10℃，测得溶液pH=9.8．
实验2：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，将产生的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊．
①用离子方程式表示0.1mol/LNaHCO₃溶液中存在的平衡（除水电离平衡外）HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．这两个平衡以水解平衡为主．
②结合实验1、2分析，加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，pH增大的原因可能是NaHCO₃分解生成Na₂CO₃，碱性增强（答一条）．

Answer 1

分析 （1）由于碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳与水，可以利用澄清石灰水检验二氧化碳，或利用无水硫酸铜检验水，判断样品中含有碳酸氢钠；
（2）样品中碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量碳酸钙的质量，根据碳酸钙的质量计算样品中碳酸钠的质量，进而计算该纯碱样品的纯度；
（3）①溶液中碳酸氢根发生电离平衡与水解平衡，由表中数据可知，碳酸氢钠溶液呈碱性，说明碳酸氢根的水解程度大于电离程度；
②实验1加热后再恢复到10℃，测得溶液pH=9.8，溶液碱性增强，实验2中将产生的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，有二氧化碳生成，说明加热过程中碳酸氢钠分解为碳酸钠、二氧化碳．

解答 解：（1）由于碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳与水，利用二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，或利用无色无水硫酸铜吸水变蓝色，判断样品中含有碳酸氢钠，故选择的装置为：“AB”或“AC”或“ACB”，对应的现象为：“B变浑浊”或“C变蓝”或“C变蓝、B变浑”，
故答案为：AB或AC或ACB；B变浑浊或C变蓝或C变蓝、B变浑；
（2）样品中碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量碳酸钙的质量为m₂g，根据碳酸根守恒可知样品中n（碳酸钠）=n（碳酸钙）=$\frac{{m}_{2}g}{100g/mol}$=$\frac{{m}_{2}}{100}$mol，故m（碳酸钠）=n（碳酸钙）=$\frac{{m}_{2}}{100}$mol×106g/mol=$\frac{106{m}_{2}}{100}$g，该纯碱样品的纯度为$\frac{\frac{106{m}_{2}}{100}g}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{106{m}_{2}}{{m}_{1}}$%，
故答案为：洗涤；$\frac{106{m}_{2}}{{m}_{1}}$%；
（3）①溶液中碳酸氢根发生电离平衡与水解平衡，对应离子方程式为：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，由表中数据可知，碳酸氢钠溶液呈碱性，说明碳酸氢根的水解程度大于电离程度，
故答案为：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；水解平衡；
②实验1加热后再恢复到10℃，测得溶液pH=9.8，溶液碱性增强，实验2中将产生的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，有二氧化碳生成，说明加热过程中碳酸氢钠分解为碳酸钠、二氧化碳，碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠，溶液碱性增强，
故答案为：NaHCO₃分解生成Na₂CO₃，碱性增强．

点评 本题考查实验方案设计、物质含量的测定、探究实验等，是对基础知识的综合应用、分析解决问题能力的考查，难度中等．