含鈉元素、鈣元素的化合物是初中化學(xué)的重要研究對(duì)象之一.
(一)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了Na
2CO
3、NaHCO
3的性質(zhì)后,了解到它們都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO
2氣體,那么如何鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3呢?帶著這樣的疑問(wèn),他們進(jìn)行了下列探究:
【查閱資料】(1)Ca(HCO
3)
2可溶于水;
(2)NaHCO
3固體受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水.
【猜想】(1)甲同學(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(2)乙同學(xué)認(rèn)為可用CaCl
2溶液鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
甲、乙兩同學(xué)的猜想是依據(jù)澄清石灰水、CaCl
2溶液分別與Na
2CO
3溶液反應(yīng)均有沉淀產(chǎn)生;又知道Ca(HCO
3)
2可溶于水,因此猜測(cè)澄清石灰水、CaCl
2溶液分別與NaHCO
3溶液混合不會(huì)產(chǎn)生沉淀,從而鑒別出兩種溶液.
(3)丙同學(xué)認(rèn)為固體Na
2CO
3、NaHCO
3可用加熱的方法鑒別.
【實(shí)驗(yàn)探究】(1)甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na
2CO
3、NaHCO
3溶液的試管中,各加入澄清石灰水,觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同,均產(chǎn)生了白色沉淀,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與猜想不一致,即不能用澄清石灰水鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(2)乙同學(xué)將CaCl
2溶液加入到分別盛有少量Na
2CO
3、NaHCO
3溶液的試管中,發(fā)現(xiàn)兩支試管中也都產(chǎn)生了白色沉淀,實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎意料,但根據(jù)觀察到的其他實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,他認(rèn)為仍可用CaCl
2溶液鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液.
(3)丙同學(xué)分別取了一定量的Na
2CO
3、NaHCO
3固體于大試管中加熱(如圖1):
①加熱Na
2CO
3時(shí),開始即見小試管中有少量氣泡產(chǎn)生,繼續(xù)加熱,氣泡逐漸減少,未見澄清石灰水變渾濁,
②加熱NaHCO
3時(shí),丙同學(xué)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與①不同,證實(shí)了自己的猜想是合理的.
【問(wèn)題討論】(1)小組同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)展開了討論,對(duì)甲同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較,并從物質(zhì)在溶液中解離出不同離子的微觀角度分析了原因(如圖2、圖3).請(qǐng)寫出Na
2CO
3與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______;寫出NaHCO
3與澄清石灰水混合時(shí)參與反應(yīng)的離子:______.
(2)乙同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,大家對(duì)CaCl
2與Na
2CO
3溶液的反應(yīng)比較熟悉,而對(duì)CaCl
2與NaHCO
3溶液混合產(chǎn)生的現(xiàn)象難以理解,同學(xué)們又進(jìn)一步查閱了資料,了解到CaCl
2與NaHCO
3溶液可發(fā)生如下反應(yīng):CaCl
2+2NaHCO
3=CaCO
3↓+2NaCl+CO
2↑+H
2O,因而同學(xué)們知道了乙同學(xué)是通過(guò)觀察到______現(xiàn)象來(lái)鑒別Na
2CO
3和NaHCO
3溶液的.至于CaCl
2與NaHCO
3溶液為什么能發(fā)生上述反應(yīng),老師指出其反應(yīng)原理較復(fù)雜,有待于今后學(xué)習(xí)中進(jìn)一步探究.
(3)丙同學(xué)在加熱Na
2CO
3固體時(shí),開始產(chǎn)生少量氣泡的原因是______;根據(jù)你分析:Na
2CO
3受熱______分解(填“易”或“不易”).在加熱NaHCO
3固體時(shí),丙同學(xué)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______(任寫一種).
【拓展應(yīng)用】(1)固體Na
2CO
3中混有少量NaHCO
3,可通過(guò)______方法除去.
(2)要除去Na
2CO
3溶液中混有的少量NaHCO
3,可加入適量的______溶液.
(二)實(shí)驗(yàn)室里同學(xué)們正在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn).用A、B、C、D四支試管各取室溫下等體積的氫氧化鈣飽和溶液,再向A試管中滴加碳酸鈉溶液、B試管中滴加氯化銅溶液、C試管中滴加氯化銨溶液、D試管中滴加氯化鈉溶液,振蕩.
【提出問(wèn)題】:他們?cè)谔骄康膯?wèn)題是氫氧化鈣能否與______(選填“酸”、“堿”、“鹽”)發(fā)生反應(yīng)?
【表達(dá)與交流】:①陽(yáng)陽(yáng)同學(xué)根據(jù)在D試管中沒(méi)有看到明顯現(xiàn)象,判斷D試管中無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生.你認(rèn)為此判斷的依據(jù)是否合理______ (填“合理”或“不合理”),并解釋其原因是______;
②為科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液,同學(xué)們對(duì)B試管中反應(yīng)后過(guò)濾得到的無(wú)色濾液,繼續(xù)進(jìn)行探究.陽(yáng)陽(yáng)同學(xué)猜想濾液中只含有一種溶質(zhì),嬌嬌同學(xué)猜想濾液中含有兩種溶質(zhì).為驗(yàn)證哪位同學(xué)的猜想是正確的,同學(xué)們選用兩種不同類別的物質(zhì)進(jìn)行以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn).請(qǐng)?zhí)顚懴铝袑?shí)驗(yàn)報(bào)告:
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
方案一:取少量濾液加入試 管中,向其中______ | ______ | 嬌嬌同學(xué)的猜想是正確的. 濾液中含有的兩種溶質(zhì)是 ______ |
方案二:取少量濾液加入試管中,向其中______ | ______ |
【反思與評(píng)價(jià)】:通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),同學(xué)們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液必須處理后再排放.請(qǐng)你對(duì)B試管中濾液的處理提出可行的建議______
(三)現(xiàn)有CaCO
3 和KHCO
3的混合物,甲、乙兩同學(xué)分別稱取一定質(zhì)量的該混合物來(lái)判定其中兩種成分的質(zhì)量比.
①甲同學(xué)稱取2.00g混合物,向其中加入過(guò)量的鹽酸,生成氣體的質(zhì)量為ag,則a=______.該同學(xué)能否由氣體質(zhì)量計(jì)算出混合物中兩成分的質(zhì)量比?______(填“能”或“不能”)
②已知KHCO
3 和NaHCO
3一樣加熱易分解,K
2CO
3的分解溫度遠(yuǎn)高于1000℃.乙同學(xué)稱取Wg混合物充分加熱,所得CO
2氣體質(zhì)量(m) 隨溫度(T)變化的曲線如圖所示,則m(CaCO
3):m(KHCO
3)═______(用含b、c的代數(shù)式表示)