Question

Ⅰ．化学课上老师演示了如图的实验：
实验时，将两气球内的NaHCO₃和Na₂CO₃同时倒入试管中．已知盐酸是足量的，且整套装置气密性良好，回答下列问题：
（1）实验过程中观察到的现象是：

 

．
（2）实验结束后，

 

（填A或B）试管的气球大，大小气球（包含试管） 体积之比约为（填最简单整数比）

 

．
Ⅱ．当甲同学用手触摸上述试管时，意外发现A试管变冷，而B试管发热，他把这个发现告诉了同桌乙同学，并由此得出结论：NaHCO₃和HCl反应为吸热反应，而Na₂CO₃和HCl反应为放热反应．乙同学却对此结论却持怀疑的态度．为此，两位同学在课外活动中继续进行了下列实验（每次实验各做3次平行实验，取平均值）：

序号	试剂1	试剂2	混合前 温度	混合后温度
①	35mL水	2.5g NaHCO3固体	20℃	18.5℃
②	35mL水	3.2Na2CO3固体	20℃	24.3℃
③	35mL稀盐酸	含2.5g NaHCO3的饱和溶液32.5mL	20℃	19℃
④	35mL稀盐酸	含3.2g Na2CO3的饱和溶液23.1mL+10ml水	20℃	24.2℃
⑤	35mL稀盐酸	2.5gNaHCO3固体	20℃	16.2℃
⑥	35mL稀盐酸	3.2g Na2CO3固体	20℃	25.1℃

请你帮助填写相关内容：
（1）该研究报告的题目是《

 

》．
（2）该实验中所用的仪器除试管、药匙（或V型纸槽）、气球、玻璃棒、烧杯、量筒、保温瓶外，还需要的仪器名称为

 

和

 

．
（3）实验①和②的目的是

 

．
（4）通过上述实验可得出的结论是：

 

．

Answer 1

考点：探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质

专题：实验题

分析：Ⅰ．（1）向碳酸钠溶液中加入盐酸，盐酸先和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再和盐酸反应生成二氧化碳，由此判断碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳的速率快，碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳的速率慢；
（2）根据反应方程式判断等质量时放出二氧化碳较大的物质，并计算出大小气球（包含试管）体积之比；
Ⅱ．（1）由该实验的实验步骤与实验现象来推断其实验课题；
（2）由图表知，该实验中缺少测量温度和测量固体质量的仪器；
（3）实验①和②探究硅酸钠、碳酸氢钠溶于水的热效应，从而判断NaHCO₃固体、Na₂CO₃固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的；
（4）根据表中温度变化判断碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的热效应．

解答： 解：Ⅰ．（1）因为“盐酸首先与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，没有二氧化碳产生，然后与碳酸氢钠反应，生成二氧化碳”，所以，装有NaHCO₃溶液的试管中很快产生气泡，而装有Na₂CO₃溶液的试管中开始没有气泡产生，但随着滴入稀盐酸的量增加，才会产生气泡；
故答案为：两支试管中都产生大量气泡，气球膨胀，A试管中产生气体的反应速率要快得多；
（2）盐酸与碳酸钠反应的化学方程式为：Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，
盐酸与碳酸氢钠反应的化学方程为：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
根据二者与盐酸反应的化学方程式可知，Na₂CO₃的相对分子质量比的大NaHCO₃的大，故相同质量的Na₂CO₃与NaHCO₃中，NaHCO₃含有的分子多一些，即NaHCO₃与盐酸反应生成的CO₂气体多一些，所以A试管的气球大，
NaHCO₃ ～CO₂，
1mol      1mol

0.3g

84g/mol

 

0.3g

84g/mol

，
 Na₂CO₃ ～CO₂，
1mol       1mol

0.3g

106g/mol

 

0.3g

106g/mol

则0.3gNaHCO₃或Na₂CO₃粉末与足量盐酸发生反应产生的气体体积之比为：

0.3g

84g/mol

：

0.3g

106g/mol

=53：42；
故答案为：A；53：42；
Ⅱ．（1）根据本实验的数据与实验结论知，该实验的课题是《NaHCO₃、Na₂CO₃和盐酸反应过程中热效应的研究》；
故答案为：NaHCO₃、Na₂CO₃ 和盐酸反应过程中热效应的研究；
（2）由图表知，该实验中缺少测量温度的仪器-温度计和测量固体质量的仪器-天平，故答案为：温度计；天平；
（3）实验①和②分别为碳酸氢钠、碳酸钠固体溶于水的热效应，其目的是研究NaHCO₃固体、Na₂CO₃固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的，
故答案为：研究NaHCO₃固体、Na₂CO₃固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的；
（4）根据以上实验可知：①NaHCO₃固体与盐酸反应时，温度降低，原因是NaHCO₃固体溶于水时吸热，NaHCO₃与盐酸的反应也是吸热反应；
②Na₂CO₃固体与盐酸反应时，温度升高，原因是Na₂CO₃固体溶于水时放热，Na₂CO₃与盐酸的反应也是放热反应，
故答案为：①NaHCO₃固体与盐酸反应时，温度降低，原因是NaHCO₃固体溶于水时吸热，NaHCO₃与盐酸的反应也是吸热反应；
②Na₂CO₃固体与盐酸反应时，温度升高，原因是Na₂CO₃固体溶于水时放热，Na₂CO₃与盐酸的反应也是放热反应．

点评：本题以实验探究考查碳酸钠、碳酸氢钠的性质及与酸反应的热效应，题目难度中等，把握表格中实验数据的分析为解答的关键，注意变量控制法的应用．