Question

17．某研究小組為探究飽和NaHCO₃溶液中是否還能溶解少量NaHCO₃固體，設計并完成了下列實驗．

實驗 編號	實驗操作	現(xiàn)象或結論
①	測飽和NaHCO3溶液的pH	pH為8.3
②	向2mL Na2CO3溶液中加入MgCl2溶液	有白色沉淀生成
③	向2mL飽和NaHCO3溶液中加入MgCl2溶液	無明顯現(xiàn)象
④	向20mL 飽和NaHCO3溶液中加入少量的NaHCO3固體，靜置24小時	溶液中微小的氣體緩慢地從底部固體逸出，最終固體全部溶解

已知常溫下：K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9，K_sp（MgCO₃）=6.82×10^-6
碳酸的電離常數(shù)：H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺  K₁=4.3×10^-7
HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺ K₂=5.6×10^-12
Mg（OH）₂沉淀范圍：pH  9.4～12.4
（1）用化學用語解釋飽和NaHCO₃溶液pH為8.3的原因：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（2）實驗③中若用CaCl₂溶液代替MgCl₂溶液完成實驗，會觀察到白色沉淀．現(xiàn)象不同的原因是溶液中存在平衡HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，Ksp（CaCO₃）＜Ksp（MgCO₃），說明Ca²⁺結合CO₃^2-能力比Mg²⁺強，所以可以得到CaCO₃沉淀．
（3）為探究NaHCO₃固體溶解的原理，取實驗④反應后的溶液，檢驗其產物．
Ⅰ．收集反應產生的氣體，發(fā)現(xiàn)氣體能使澄清的石灰水變渾濁．
Ⅱ．測得反應后燒杯中溶液的pH為8.7．
Ⅲ．向反應后的溶液中滴加MgCl₂溶液，有白色沉淀生成．
①步驟Ⅲ中白色沉淀是MgCO₃．
②結合化學用語解釋飽和NaHCO₃溶液中固體溶解的原因體系中存在平衡：2HCO₃^-（aq）?CO₃^2-（aq）+CO₂↑+H₂O（l）．由于CO₂不斷逸出，平衡正向移動，固體溶解．
③固體全部溶解后溶液pH升高的原因是反應生成了CO₃^2-，由碳酸電離的常數(shù)可推出Na₂CO₃堿性大于NaHCO₃，所以溶液pH升高．
（4）實驗③的目的是驗證檢驗飽和NaHCO₃溶液中CO₃^2-很少，不能與MgCl₂溶液產生沉淀．
（5）根據(jù)上述實驗得出的結論是飽和NaHCO₃溶液中可以溶解少量的NaHCO₃固體．

Answer 1

分析 （1）為強堿弱酸鹽，水解呈堿性；
（2）已知K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9，K_sp（MgCO₃）=6.82×10^-6，易生成碳酸鈣沉淀；
（3）①向反應后的溶液中滴加MgCl₂溶液，有白色沉淀生成，生成沉淀為碳酸鎂；
②飽和NaHCO₃溶液中固體溶解，溶液中存在2HCO₃^-（aq）?CO₃^2- （aq）+CO₂↑+H₂O （l），由于CO₂不斷逸出，可使平衡正向移動；
③生成CO₃^2-，溶液堿性增強；
（4）實驗③加入氯化鎂，沒有沉淀生成，可說明碳酸根離子濃度減��；
（5）由實驗④可知飽和NaHCO₃溶液還能溶解少量NaHCO₃固體．

解答 解：（1）碳酸氫鈉為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，離子方程式為HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，故答案為：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）溶液中存在平衡HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，已知K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9，K_sp（MgCO₃）=6.82×10^-6，Ksp（CaCO₃）＜Ksp（MgCO₃），說明Ca²⁺結合CO₃^2-能力比Mg²⁺強，所以可以得到CaCO₃沉淀，
故答案為：溶液中存在平衡HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，Ksp（CaCO₃）＜Ksp（MgCO₃），說明Ca²⁺結合CO₃^2-能力比Mg²⁺強，所以可以得到CaCO₃沉淀；
（3）①向反應后的溶液中滴加MgCl₂溶液，有白色沉淀生成，生成沉淀為碳酸鎂，故答案為：MgCO₃；
②飽和NaHCO₃溶液中固體溶解，溶液中存在2HCO₃^-（aq）?CO₃^2- （aq）+CO₂↑+H₂O （l），由于CO₂不斷逸出，可使平衡正向移動，
故答案為：體系中存在平衡：2HCO₃^-（aq）?CO₃^2- （aq）+CO₂↑+H₂O （l）．由于CO₂不斷逸出，平衡正向移動，固體溶解；
③生成CO₃^2-，水解程度大于碳酸氫根離子，溶液堿性增強，所以溶液pH升高，
故答案為：反應生成了CO₃^2-，由碳酸電離的常數(shù)可推出Na₂CO₃堿性大于NaHCO₃，所以溶液pH升高；
（4）實驗③加入氯化鎂，沒有沉淀生成，可說明碳酸根離子濃度減小，不能與MgCl₂溶液產生沉淀，
故答案為：驗證檢驗飽和NaHCO₃溶液中CO₃^2-很少，不能與MgCl₂溶液產生沉淀；
（5）由實驗④可知飽和NaHCO₃溶液還能溶解少量NaHCO₃固體，故答案為：飽和NaHCO₃溶液中可以溶解少量的NaHCO₃固體．

點評 本題考查物質的含量的測定，為高頻考點，側重考查學生的分析能力和實驗能力，注意把握物質的性質以及實驗的原理，難度中等．