Question

【題目】小蘇打（碳酸氫鈉）在日常生活中有廣泛的用途，工業(yè)上制取小蘇打有多種方法，其中有一種是氣相固碳法，其利用的原理是：Na2CO3 + H2O + CO2 =2NaHCO3

資料： 碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度表（一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）（部分）

溫度/℃	0	15	20	30	40	50	60
碳酸氫鈉溶解度/g	6.9	8.72	9.6	11.1	12.7	14.45	16.4
碳酸鈉溶解度/g	7.1	13.25	21.8	39.7	48.8	47.3	46.4

學(xué)校實驗小組驗證反應(yīng)原理，在室溫為15℃時，同學(xué)們將10g氫氧化鈉固體完全溶解溶于80g水中，而后勻速的通入二氧化碳氣體。同時用傳感器測定溶液的pH變化，同時用數(shù)據(jù)采集器記錄并繪制圖像如圖2所示。

⑴ 圖1所示實驗中，用“分液漏斗”而不用“長頸漏斗”其原因是______________；

⑵ 通過圖像分析，小蘇打溶液是顯________（填“酸性”、“中性”或“堿性”），圖像中M點處發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為________________；

⑶ 為了確定M處溶液的成分，同學(xué)們進行如下實驗：

實驗步驟	加入試劑	實驗現(xiàn)象	初步實驗結(jié)論
①	滴入________	溶液變紅	有________物質(zhì)
②	加入________	______________

⑷ 實驗過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)18min后溶液的pH基本不再變化，則此時燒杯中就可觀察到的現(xiàn)象有________。

Answer 1

【答案】 便于控制生成二氧化碳的速率 堿性 2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O 滴入無色酚酞 加入過量的 CaCl2溶液 有白色沉淀生成，且紅色不消失 既有氫氧化鈉，又有碳酸鈉 有不溶物析出

【解析】（1）由于題目要求勻速的通入二氧化碳氣體，使用分液漏斗便于控制稀鹽酸滴加的速率，從而控制生成二氧化碳的速率。

（2）通過圖像可知，溶液的pH值始終大于7，可見當(dāng)二氧化碳足量時，生成的碳酸氫鈉溶液也顯堿性，圖像中M點處發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，方程式為2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O；

（3）為了確定M處溶液的成分，即驗證溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉或氫氧化鈉和碳酸鈉，再加入滴入無色酚酞溶液，如果溶液變紅色，說明溶液顯堿性，再加入過量的 CaCl2溶液或BaCl2溶液，除去碳酸根離子，將其轉(zhuǎn)化為碳酸鈣或碳酸鋇的白色沉淀，并且溶液仍未紅色，說明溶液中既有氫氧化鈉，又有碳酸鈉；

（4）實驗過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)18min后溶液的pH基本不再變化，此時溶液中溶液轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，根據(jù)2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O；Na2CO3 + H2O + CO2 =2NaHCO3可知，10g氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉時質(zhì)量大于10g，水的質(zhì)量仍未80g，由于15℃時，碳酸氫鈉的溶解度較小（8.72g），所以碳酸氫鈉溶液達到飽和，進而析出。