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(2013•朝阳区二模)某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3,装置如图所示(气密性已检验,部分夹持装置略):(1)D中产生NaHCO3的化学方程式是.(2)请结合化学平衡移动原理

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(2013•朝阳区二模)某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3,装置如图所示(气密性已检验,部分夹持装置略):

(1)D中产生NaHCO3的化学方程式是______.
(2)请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用______.
(3)当D中有大量白色固体析出时,停止实验,将固体过滤、洗涤、干燥备用.为确定固体的成分,实验小组设计方案如下(称取一定质量的固体,配成1000mL溶液作为样液,其余固体备用):
①方案1:取样液与澄清的Ca(OH)2溶液混合,出现白色沉淀.实验小组对现象产生的原理进行分析,认为该方案不合理,理由是______.
②方案2:取样液与BaCl2溶液混合,出现白色沉淀并有气体产生.实验小组认为固体中存在NaHCO3,其离子方程式是______.该小组认为不能确定是否存在Na2CO3,你认为该结论是否合理?______.
③方案3:实验小组中甲、乙同学利用NaHCO3的不稳定性进行如下实验:
甲同学:取样液400mL,用pH计测溶液pH,再水浴加热蒸发至200mL,接下来的操作是______,结果表明白色固体中存在NaHCO3.为进一步证明白色固体是否为纯净的NaHCO3,结合甲同学实验,还应补充的实验是______.
乙同学:利用仪器测定了固体残留率(残留率=
剩余固体的质量
原始固体的质量
×100%)随温度变化的曲线,如图所示.
a.根据A点坐标得到的结论是______.
b.根据B点坐标,计算残留固体中n(NaHCO3):n(Na2CO3)=______.
通过上述实验,该小组认为,可以向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2制备NaHCO3
▼优质解答
答案和解析
(1)由图可知,A中生成二氧化碳,在D中二氧化碳与碳酸钠、水反应生成碳酸氢钠,该反应为Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3,故答案为:Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3
(2)B中酸可抑制二氧化碳的溶解,则B中溶液的作用为CO2在水中存在平衡:CO2+H2O⇌H2CO3⇌HCO3-+H+,有H2SO4存在时,可使上述平衡向左移动,从而减少CO2在水中的溶解,同时吸收挥发出来的HCl气体,
故答案为:CO2在水中存在平衡:CO2+H2O⇌H2CO3⇌HCO3-+H+,有H2SO4存在时,可使上述平衡向左移动,从而减少CO2在水中的溶解,同时吸收挥发出来的HCl气体;
(3)①Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液发生反应生成白色沉淀,所以无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3
故答案为:Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液发生反应生成白色沉淀,无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3
②样液与BaCl2溶液混合,现白色沉淀并有气体产生,沉淀为碳酸钡、气体为二氧化碳,离子反应为2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O;Na2CO3和BaCl2溶液混合也能生成沉淀,则不能确定是否存在Na2CO3,结论合理,故答案为:2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O;合理;
③甲同学:取样液400mL,用pH计测溶液pH,再水浴加热蒸发至200mL,接下来的操作是冷却到室温,加水至溶液体积为400mL,再次测定pH,可确定固体存在碳酸氢钠,补充实验为取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液,取400mL,重复甲的实验,进行对照,
故答案为:冷却到室温,加水至溶液体积为400mL,再次测定pH;取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液,取400mL,重复甲的实验,进行对照;
乙同学:a.A点说明碳酸氢钠分解,残留率为63.09%,可知白色固体为碳酸氢钠,故答案为:白色固体为NaHCO3
b.B点残留率为80%,设原固体100g,则B点残留固体为80g,设生成碳酸钠为x,则
2NaHCO3
  △  
.
 
Na2CO3+CO2↑+H2O△m
             106              62
               x              100g-80g
106
62
x
20g
,解得x=34.2g,
n(NaHCO3)=
80g−34.2g
84g/mol
=0.55mol,
n(Na2CO3)=
34.2g
106g/mol
=0.32mol,.(1)(2分)
n(NaHCO3):n(Na2CO3)=1.7,故答案为:1.7.
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