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(shè)計(jì)并完成了下列實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象或結(jié)論
①	測(cè)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(wú)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(shí)	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(xué)用語(yǔ)解釋飽和NaHCO₃溶液pH為8.3的原因：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（2）實(shí)驗(yàn)③中若用CaCl₂溶液代替MgCl₂溶液完成實(shí)驗(yàn)，會(huì)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(shuō)明Ca²⁺結(jié)合CO₃^2-能力比Mg²⁺強(qiáng)，所以可以得到CaCO₃沉淀．
（3）為探究NaHCO₃固體溶解的原理，取實(shí)驗(yàn)④反應(yīng)后的溶液，檢驗(yàn)其產(chǎn)物．
Ⅰ．收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，發(fā)現(xiàn)氣體能使澄清的石灰水變渾濁．
Ⅱ．測(cè)得反應(yīng)后燒杯中溶液的pH為8.7．
Ⅲ．向反應(yīng)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(jié)合化學(xué)用語(yǔ)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(dòng)，固體溶解．
③固體全部溶解后溶液pH升高的原因是反應(yīng)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(shí)驗(yàn)③的目的是驗(yàn)證檢驗(yàn)飽和NaHCO₃溶液中CO₃^2-很少，不能與MgCl₂溶液產(chǎn)生沉淀．
（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)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(qiáng)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(yīng)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(dòng)；
③生成CO₃^2-，溶液堿性增強(qiáng)；
（4）實(shí)驗(yàn)③加入氯化鎂，沒有沉淀生成，可說(shuō)明碳酸根離子濃度減�。�
（5）由實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shuō)明Ca²⁺結(jié)合CO₃^2-能力比Mg²⁺強(qiáng)，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(shuō)明Ca²⁺結(jié)合CO₃^2-能力比Mg²⁺強(qiáng)，所以可以得到CaCO₃沉淀；
（3）①向反應(yīng)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(dòng)，
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(dòng)，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(qiáng)，所以溶液pH升高，
故答案為：反應(yīng)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(shí)驗(yàn)③加入氯化鎂，沒有沉淀生成，可說(shuō)明碳酸根離子濃度減小，不能與MgCl₂溶液產(chǎn)生沉淀，
故答案為：驗(yàn)證檢驗(yàn)飽和NaHCO₃溶液中CO₃^2-很少，不能與MgCl₂溶液產(chǎn)生沉淀；
（5）由實(shí)驗(yàn)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(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的含量的測(cè)定，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的原理，難度中等．