问题 实验题

(12分)Na2CO3俗称纯碱、苏打,NaHCO3俗称小苏打,两者在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。某化学兴趣小组设计了如下实验来探究两者的某些性质。请你根据所学知识帮他们完成有关的设计和实验。

(1)甲同学测定两者的酸碱性:各取一定量的固体溶于水,配成相同浓度的溶液,测定其pH值,测定结果为Na2CO3、NaHCO3的pH分别为a和b(a、b均大于7)。

Ⅰ.测定溶液的pH值所用的主要仪器有:pH试纸、表面皿、         和标准比色卡。

Ⅱ.有关①100mL0.1 mol·L-1NaHCO3、②100mL0.1 mol·L-1Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是(   )

A.溶液中水电离出的OH-个数:②>①

B.溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②>①

C.①溶液中:c(CO32-)>c(H­2CO3)

D.②溶液中:c(HCO3-)>c(H­2CO3)(2)乙同学取一定量的碳酸钠溶液于试管中,滴加2~3滴酚酞试液,发现溶液变红,继续滴加BaCl2溶液,预计可观察到                             ,请你结合必要的离子方程式,应用平衡的观点解释有关现象的产生:                                      

(3)常温下,现有pH均为11的标签模糊的NaOH和Na2CO3溶液,则NaOH溶液中由水电离出来的OH-浓度为Na2CO3溶液中水电离出来OH-浓度的      倍。丙同学设计如下实验予以区别:各取1mL两种溶液加水稀释至1L,分别测定其pH。请问丙同学是如何判断哪瓶溶液为Na2CO3溶液?             ;丁同学各取1mL两种溶液,分别滴加少量AlCl3溶液观察有无沉淀或气体进行鉴别,则溶液滴加后同时产生沉淀和气体的反应离子方程式为                                       

(4)已知:Ksp(CaCO3)=4.96×10-9,不考虑其它因素影响,现将0.400 mol·L1的Na2CO3溶液和0.200 mol·L1的CaCl2溶液等体积混合,则混合后溶液中Ca2+浓度为    mol·L1

答案

(1)Ⅰ.玻璃棒(1分)Ⅱ.C(1分)

(2)红色褪去,产生白色沉淀(2分);由于Ba2+ +CO32-=BaCO3↓,使得溶液中CO32-浓度减少,水解平衡CO32- + H2O=HCO3-+OH-向左移动,OH-浓度减少,红色褪去。(2分) (1个离子方程式1分,文字说明1分)

(3)10-8(1分)   pH值较大的是Na2CO3(1分)(其它合理答案也给分)

3CO32-+2Al3++3H2O=3CO2↑+2Al(OH)3↓(2分)

(4)4.96×10-8   (2分)

(1)测定pH时必须用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸上;因为在相同浓度的条件下,碳酸钠的电离程度大于碳酸氢钠的电离程度,即碳酸钠对水电离的促进程度大,A正确。根据水解方程式CO32+H2O HCO3+OH、HCO3+H2OH2CO3+OH,可知每消耗1mol CO32水解后就生成2mol阴离子,而HCO3的水解则是消耗1mol,就产生1mol,阴离子的个数是不变的,所以溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②>①,B正确。碳酸氢钠显碱性,说明其水解程度大于其电离程度,所以c(CO32-)<c(H­2CO3),C不正确。CO32的水解主要以第一步水解为主,所以溶液中c(HCO3-)>c(H­2CO3),D正确。

(2)碳酸钠水解显碱性方程式为CO32+H2O HCO3+OH、HCO3+H2OH2CO3+OH。滴加BaCl2溶液,Ba2会结合CO32生成BaCO3沉淀,使水解平衡向逆反应方向移动,碱性降低,红色会褪去。

(3)强碱氢氧化钠是抑制水的电离,pH为11,说明溶液中由水电离出的氢离子和OH浓度均是1011。而碳酸钠水解显碱性,是促进水的电离,所以溶液中由水电离出的OH浓度为103,所以是前者的108倍。强碱溶液中不存在其电离平衡,当稀释100倍是氢氧化钠的pH将减小3个单位,即由11到8。而碳酸钠中存在水解平衡,稀释会促进水解,但碱性会降低,但会高于氢氧化钠的pH。由于铝离子和CO32的水解相互促进,所以会产生氢氧化铝沉淀,同时生成CO2气体。

(4)等体积混合后,CO32和Ca2的浓度分别为0.200 mol·L1和0.100 mol·L1,此时二者之积是0.02>4.96×10-9,即会产生碳酸钙沉淀。因为碳酸钠过量,剩余碳酸钠的物质的量浓度是0.100

mol·L1,根据溶度积常数的表达式可知混合后溶液中Ca2+浓度为                       mol·L1

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