Question

2．某小組探究Na₂CO₃和NaHCO₃的性質(zhì)，實驗步驟及記錄如下：
Ⅰ．分別向盛有0.5g Na₂CO₃固體、0.5g NaHCO₃固體的燒杯中加入10mL水（20℃），攪拌，測量溫度為T₁
Ⅱ．靜置恒溫后測量溫度為T₂；
Ⅲ．分別加入過量的10mL 密度約為1.1g/mL 20%的鹽酸（20℃），攪拌，測量溫度T₃．得到表1的數(shù)據(jù)：
表1

溫度 試劑	T1/℃	T2/℃	T3/℃
Na2CO3	23.3	20.0	23.7
NaHCO3	18.5	20.0	20.8

回答下列問題：
（1）Na₂CO₃溶于水顯堿性，其原因是CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-（用離子方程式表示）．
（2）根據(jù)試題后的附表判斷：步驟Ⅰ中Na₂CO₃、NaHCO₃固體分別是全部溶解還是部分溶解Na₂CO₃、NaHCO₃固體都是全部溶解．
（3）分析表1的數(shù)據(jù)得出：Na₂CO₃固體溶于水放熱，NaHCO₃固體溶于水吸熱（填“放熱”或“吸熱”）．
（4）甲同學分析上述數(shù)據(jù)得出：Na₂CO₃和NaHCO₃與鹽酸反應都是放熱反應．
乙同學認為還應該增加一個實驗，并補做如下實驗：10mL密度約為1.1g/mL20%的鹽酸，攪拌，測量溫度為22.2℃．
（5）結(jié)合上述探究，下列說法正確的是AC．
A．NaHCO₃與鹽酸的反應是吸熱反應
B．不能用稀鹽酸鑒別Na₂CO₃和NaHCO₃固體
C．Na₂CO₃、NaHCO₃固體與稀鹽酸反應的能量變化還與物質(zhì)的溶解等因素有關(guān)
D．利用上述實驗數(shù)據(jù)即可計算：CO₃^2-（aq）+2H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）的△H
（6）丙同學為測定一份NaHCO₃和Na₂CO₃混合固體中NaHCO₃的純度，稱取m₁ g混合物，加熱至質(zhì)量不變時，稱其質(zhì)量為m₂ g，則原混合物中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{84（{m}_{1}-{m}_{2}）}{31{m}_{1}}×100%$（用代數(shù)式表示）．
附表：溶解度表

溶解度    溫度	10℃	20℃	30℃	40℃
Na2CO3	12.5g	21.5g	39.7g	40.0g
NaHCO3	8.1g	9.6g	11.1g	12.7g

Answer 1

分析 （1）碳酸鈉為強堿弱酸鹽，碳酸根離子水解導致溶液呈堿性；
（2）根據(jù)溶解度分別求出10mL水（20℃）分別溶解的Na₂CO₃、NaHCO₃固體與0.5g作比較分析；
（3）分析表1的數(shù)據(jù)得出：T₁/℃，Na₂CO₃固體溶于水溫度升高，NaHCO₃固體溶于水溫度降低；
（4）需探究鹽酸溶于水溫度的變化；
（5）A．分析表1的數(shù)據(jù)得出NaHCO₃與鹽酸的反應是吸熱反應；
B．Na₂CO₃和NaHCO₃固體二者與酸反應的快慢不同；
C．從溫度變化可判別Na₂CO₃、NaHCO₃固體與稀鹽酸反應的能量變化還與物質(zhì)的溶解等因素有關(guān)；
D．利用上述實驗數(shù)據(jù)只能計算：CO₃^2-（aq）+2H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）的溫度變化；
（6）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由加熱前后剩余物質(zhì)的質(zhì)量差可求得分解反應出二氧化碳與水的質(zhì)量即固體減少的質(zhì)量，由固體減少的質(zhì)量根據(jù)化學方程式計算出樣品中碳酸氫鈉質(zhì)量，并進一步計算樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）碳酸鈉為強堿弱酸鹽，鈉離子不水解、碳酸根離子水解導致溶液呈堿性，水解離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）10mL水（20℃）溶解Na₂CO₃固體質(zhì)量為：m=$\frac{10mL}{100mL}$×21.5g=2.15g＞0.5g，10mL水（20℃）溶解NaHCO₃固體質(zhì)量為：m=$\frac{10mL}{100mL}$×9.6g=0.96g＞0.5g，0.5gNa₂CO₃、NaHCO₃固體都是全部溶解，
故答案為：Na₂CO₃、NaHCO₃固體都是全部溶解；
（3）分析表1的數(shù)據(jù)得出：T₁/℃，Na₂CO₃固體溶于水溫度從20℃升高到23.3℃，放熱，NaHCO₃固體溶于水溫度從20℃升高到18.5℃，吸熱，
故答案為：放熱；吸熱；
（4）強酸溶于水放熱，鹽酸為強酸，所以需增加探究鹽酸溶于水溫度的變化，即10mL密度約為1.1g/mL20%的鹽酸攪拌，測量溫度為22.2℃，
故答案為：10mL密度約為1.1g/mL20%的鹽酸；
（5）A．鹽酸溶于水放熱，測量溫度為22.2℃，T₁/℃，NaHCO₃固體溶于水溫度從20℃升高到18.5℃，吸熱，兩者反應恒溫后測量溫度T₃為20.8℃低于22.2℃，所以NaHCO₃與鹽酸的反應是吸熱反應，故A正確；
B．用稀鹽酸鑒別NaHCO₃和Na₂CO₃溶液，反應較快的為NaHCO₃，能鑒別，故B錯誤；
C．從上述溫度變化數(shù)值可判別Na₂CO₃、NaHCO₃固體與稀鹽酸反應的能量變化還與物質(zhì)的溶解等因素有關(guān)，故C正確；
D．反應熱（△H）=生成物的總能量-反應物的總能量，利用上述實驗數(shù)據(jù)只能計算：CO₃^2-（aq）+2H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）的溫度變化，無法計算△H，故D錯誤；
故選AC；
（6）設(shè)樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量為x．
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O↑+CO₂↑ 固體質(zhì)量減少
168         106             168-106=62
x                               m₁-m₂
$\frac{168}{62}$=$\frac{x}{m_{1}-m_{2}}$ x=$\frac{84（m_{1}-m_{2}）}{31}$樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{84（m_{1}-m_{2}）}{31m_{1}}$×100%
故答案為：=$\frac{84（m_{1}-m_{2}）}{31m_{1}}$×100%．

點評 本題考查探究Na₂CO₃和NaHCO₃的性質(zhì)的檢驗，抓住題干信息以及Na₂CO₃和NaHCO₃的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，注意物質(zhì)性質(zhì)的差異，題目難度中等．