Question

10．碳酸鹽是重要的化工原料及試劑．
（1）向0.02mol/L Na₂CO₃溶液中加入等體積的CaCl₂溶液若開始有沉淀生成，則所需CaCl₂溶液的濃度最小為
5.6×10^-7mol•L^-1（已知25℃時(shí)K_SP（CaCO₃）=2.8×10^-9）．通過最新工藝可制得納米（50nm）CaCO₃粉末，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)
單的實(shí)驗(yàn)方法證明該物質(zhì)的產(chǎn)生取少量產(chǎn)品溶于水形成膠體，然后用一束可見光照射，側(cè)面形成一條光亮通路．
（2）已知0.1mol/L NaHCO₃溶液的pH=8．某學(xué)習(xí)興趣小組探究實(shí)驗(yàn)室制得的純堿含少量NaCl，還可能含少量NaHCO₃．為測(cè)定純堿的純度，用電子天平準(zhǔn)確稱取樣品m克，將其放入錐形瓶中，用適量蒸餾水溶解，滴加2滴酚酞，用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定至溶液由淺色變成無色，且半分鐘不變色，滴定過程中無氣體產(chǎn)生，所用鹽酸的體積為V₁mL．
①用離子方程式便是此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-．
②樣品中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式是$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%．
③向錐形瓶溶液中繼續(xù)滴加2滴甲基橙，用同濃度的鹽酸繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，所用鹽酸的體積為V₂mL．滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液顏色的變化是溶液由黃色變?yōu)槌壬�，且半分鐘�?nèi)不變色；若樣品中含 NaHCO₃，則V₁＜V₂（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）Na₂CO₃溶液的濃度為0.02mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）計(jì)算沉淀時(shí)混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍；根據(jù)納米（50nm）CaCO₃粉末溶于水即形成膠體，通過丁達(dá)爾現(xiàn)象證明；
（2）①加酚酞指示劑，滴定至溶液由淺色變成無色，則變色范圍在堿性，據(jù)此書寫離子方程式；
②加酚酞指示劑，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-應(yīng)的終點(diǎn)，以此來計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
③用甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應(yīng)的終點(diǎn)，所用HCl溶液體積為V₂ mL，根據(jù)V₂ 和V₁的大小來判斷．

解答 解：（1）Na₂CO₃溶液的濃度為0.02mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×0.02mol/L=0.01mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=2.8×10^-7mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為2×2.8×10^-7mol/L=5.6×10^-7mol/L；
因?yàn)榧{米（50nm）CaCO₃粉末，所以溶于水即形成膠體，則證明該物質(zhì)的產(chǎn)生的方法為：取少量產(chǎn)品溶于水形成膠體，然后用一束可見光照射，側(cè)面形成一條光亮通路；
故答案為：5.6×10^-7mol•L^-1；取少量產(chǎn)品溶于水形成膠體，然后用一束可見光照射，側(cè)面形成一條光亮通路；
（2）①加酚酞指示劑，滴定至溶液由淺色變成無色，則變色范圍在堿性，所以僅發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
②酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由淺色變成無色，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應(yīng)的終點(diǎn)，所用HCl溶液體積為V₁mL，碳酸氫鈉的質(zhì)量為c×V₁×10^-3×M（Na₂CO₃）g，碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}×106g}{mg}$×100%=$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%，故答案為：$\frac{106cV{\;}_{1}×10{\;}^{-3}}{m}$×100%；
③用甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應(yīng)的終點(diǎn)，所用HCl溶液體積為V₂ mL，若V₂=V₁，只有Na₂CO₃；若V₂＞V₁，則含有NaHCO₃，故答案為：溶液由黃色變?yōu)槌壬�；＜�?/p>

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查K_SP的計(jì)算、膠體的檢驗(yàn)以及采用滴定法檢驗(yàn)純堿含中NaHCO₃的過程，同使也考查了雙指示劑法，難度稍大．