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【题目】有三份白色固体分别为碳酸钠、碳酸氢钠及二者的混合物。某化学课外活动小组对其进行相关实验和探究。

I.甲组同学采用加热的方法确定其成分。

(1)除托盘天平、药匙、三脚架、泥三角、玻璃棒和干燥器外,完成本实验还需要的实验仪器有_________

(2)该小组同学准确称取一定量的样品m1g,多次加热、冷却、称量直至恒重,质量为m2g。依据得出结论,请完成下表。

m2与m1的关系

结论

样品为Na2CO3

样品为NaHCO3

样品为Na2CO3和 NaHCO3的混合物

II.乙组同学利用已鉴别出的NaHCO3和Na2CO3,继续进行实验,对于“能否用CaCl2鉴别的NaHCO3和Na2CO3”的问题进行探究。

(3)小组同学先将NaHCO3、Na2CO3、CaCl2固体分别配制成0.5mol/L的溶液。设汁如下实验方案:

表1

实验方案

预测现象

实验1

向2mL Na2CO3溶液中滴加1mL CaCl2溶液

有白色沉淀生成

实验2

向2mL NaHCO3溶液中滴加1mL CaCl2溶液

无白色沉淀生成

若已知:①室温下,0.5mol/L NaHCO3溶液pH=8.5,溶液中c(HCO3-)=0.49 mol/L 。

②室温下, H2CO3的二级电离常数K2=5.6×10-11

③Ksp(CaCO3)=2.8×10-9

试估算使0.5mol/L NaHCO3溶液中的CO32-沉淀所需的c(Ca2+)应不低于_____mol/L,并由此得出结论:实验2的预测现象_____(填“正确”或“不正确”)。

⑷实际实验过程发现实验2的现象为白色沉淀并有无色气体生成。此现象对应的离子方程式为_____________

(5)该小组同学继续设计实验对NaHCO3溶液与CaCl2溶液的反应进行探究,利用气体压力传感器得到的部分实验数据如下:(注:CaCl2溶液浓度相同)

表2 容器内气体浓度达到10000ppm所需时间

C(NaHCO3)/(mol/L)

所需时间/s

v(CaCl2):v(NaHCO3)

1:5

2:5

4:5

1:1

1.0

142

124

114

156

0.5

368

264

244

284

0.25

882

450

354

632

0.1

1126

1316

816

1816

由实验数据可得出的结论是:

①当v(CaCl2):v(NaHCO3)一定时,随着_____,气体逸出速率减小;

②NaHCO3浓度在0.1~1.0mol/L,v(CaCl2)与v(NaHCO3)的比值为____时,气体逸出速率最快,可获得理想的实验观察效果。

【答案】 (铁)坩埚 酒精灯 坩埚钳(坩埚钳可不采分) m2 = m1m2 = m1m1 < m2 < m1 1.0×10-6.5 不正确 2HCO3- + Ca2+ = CaCO3↓+ H2O + CO2↑ c(NaHCO3) 的减小 4:5

【解析】(1)本题考查实验仪器的选用,根据实验原理,需要采用加热方法,确定其成分,方法步骤是取用药品→称量→在坩埚中加热→干燥器中冷却(防止碳酸钠在空气中冷却,带有水)→称量,因此需要用到的仪器有药匙、托盘天平、坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳、干燥器等;(2)本题考查成分的测定,①碳酸钠稳定,受热不易分解,因此m1=m2,说明样品为Na2CO3;②碳酸氢钠受热易分解,即2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O,根据反应方程式,求出m2=53m1/84g,说明样品为NaHCO3;③当m2在①②之间,即m1 < m2 < m1,说明样品是Na2CO3和NaHCO3;(3)本题考查电离平衡常数和溶度积的计算,Ka2=c(H)×c(CO32-)/c(HCO3)=10-8.5×c(CO32-)/0.49=5.6×1011,解得c(CO32-)=2.744×102.5mol·L1c(Ca2+)=Ksp/c(CO32-)=2.8×109/2.744×102.5mol·L1=1×106.5mol·L1;当所加c(Ca2+)> 1×106.5mol·L1,有沉淀产生,故预测结论不正确;(4)本题考查根据实验现象得出结论,白色沉淀是CaCO3,气体是CO2,因此离子反应方程式为HCO3Ca2+=CaCO3↓+H2OCO2↑;(5)考查从实验数据中得出结论,①根据表格数据,随着c(NaHCO3)的减小,气体逸出速率减小;②根据表格数据,时间越短,逸出速率越快,当v(CaCl2)与v(NaHCO3)的比值为4:5时,逸出速率最快。

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2AH在加热条件下反应的化学方程式为__________________

3A溶于沸腾的G溶液中可以制得化合物II在酸性溶液中不稳定,易生成等物质的量的AEI在酸性条件下生成AE的离子方程式为____________________I是中强还原剂,在纺织、造纸工业中作为脱氯剂,向I溶液中通入氯气可发生反应,参加反应的I和氯气的物质的量比为1:4,该反应的离子方程式为__________________

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_________________________________________________________________________

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