例析碳酸鈉性質的實驗探究

卞蓉蓉

原題呈現

同學們在驗證碳酸鈉的化學性質時，分別取少量的碳酸鈉溶液于四支試管中，做了如圖1實驗。

（1）A試管中溶液變為紅色，說明碳酸鈉溶液顯 ________性。

（2）B試管中有氣泡產生，發生反應的化學方程式為________。

（3）C試管中發生反應的化學方程式為________。

（4）D試管中產生明顯的現象是________。

（5）實驗結束后，同學們將上述四支試管中的物質倒入同一燒杯內，燒杯底部有白色固體，上層為紅色溶液。為處理廢液，將燒杯內混合物過濾后，向紅色濾液中加入稀鹽酸，有氣泡產生，說明濾液中一定沒有的溶質為________（填字母序號）。

A. 氫氧化鈉 B. 碳酸鈉 C. 氯化鈣 D. 氫氧化鈣

（6）繼續加稀鹽酸至溶液顏色恰好消失，此時溶液中的溶質為________（除酚酞外）。

解析：（1）酚酞遇堿性溶液變紅色，A試管中溶液變為紅色，說明碳酸鈉溶液顯堿性。

（2）碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，據此寫出化學方程式。

（3）氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉。

（4）碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以D試管中可觀察到有白色沉淀生成。

（5）將上述四支試管中的物質倒入同一燒杯內，混合后溶液中涉及的離子有：H+、Na+、Ca2+、OH-、CO[2-3]、Cl-。燒杯底部有白色固體，上層為紅色溶液，說明上層液體顯堿性，為處理廢液，將燒杯內混合物過濾后，向紅色濾液中加入稀鹽酸，有氣泡產生，說明濾液中一定含有CO[2-3]，CO[2-3]與H+反應生成水和二氧化碳，CO[2-3]和Ca2+反應生成碳酸鈣沉淀，所以濾液中一定沒有H+和Ca2+。OH-可能存在，也可能不存在（被H+反應掉），Na+、Cl-不與濾液中的其他離子反應，它們一定存在。所以濾液中一定存在Na+、Cl-、CO[2-3]，可能存在OH-，一定不存在H+、Ca2+。故濾液中一定有碳酸鈉、氯化鈉，可能有氫氧化鈉，一定沒有氯化鈣、氫氧化鈣。

（6）濾液中一定有碳酸鈉、氯化鈉，可能有氫氧化鈉，繼續加稀鹽酸，碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，氫氧化鈉和鹽酸反應生成氯化鈉和水，所以繼續加稀鹽酸至溶液顏色恰好消失，此時溶液中的溶質為NaCl。

答案：（1）堿 （2）Na2CO3 + 2HCl [? ? ? ? ] 2NaCl + H2O + CO2↑ （3）Ca（OH）2 + Na2CO3 [? ? ? ? ] CaCO3↓+ 2NaOH （4）有白色沉淀生成 （5）CD （6）NaCl

方法總結

1.碳酸鈉溶液中存在碳酸根離子，檢驗時可以滴加稀鹽酸，觀察是否產生氣泡;也可以滴加含鈣離子的溶液，觀察是否有沉淀生成。

2.分析廢液混合后溶質的成分，主要依據離子共存問題的原理，即先根據實驗中所用物質確定混合后燒杯中涉及的所有離子，然后根據實驗現象確定離子的存在情況（即一定存在、可能存在，還是一定不存在），再根據一定存在的離子，排除與它反應的離子，最后由離子的存在情況確定物質的存在情況。

3.離子共存問題：

（1）常見的不能大量共存的離子：OH-不能與H+、Mg2+ 、Cu2+ 、Fe3+、NH4+大量共存;H+不能與OH-、CO[2-3]、HCO[-3]大量共存;CO[2-3]不能與 H+ 、Ca2+ 、Ba2+大量共存;SO[2-4]不能與Ba2+大量共存;Cl-不能與Ag+大量共存。

（2）根據反應現象推斷一定不存在的離子：有CO2生成——溶液中一定不存在OH- ;有CaCO3、BaCO3、Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mg（OH）2 沉淀生成——溶液中一定不存在 H+ 。

能力強化

（2021·北京·平谷區二模）燒杯A中盛有一定量的碳酸鈉溶液，進行如圖2所示的實驗。

（1）碳酸鈉溶液顯堿性，得出此結論的依據是________。

（2）步驟②中發生反應的化學方程式為________。

（3）步驟③觀察到的現象是燒杯中產生氣泡，紅色褪去，________。

（作者單位：南京師范大學鹽城實驗學校）

答案：（1）無色酚酞溶液變紅色 （2）Ca（OH）2 + Na2CO3 [? ? ? ? ] CaCO3↓+ 2NaOH （3）沉淀逐漸消失