某研究小组为探究饱和NaHCO3溶液中是否还能溶解少量NaHCO3固体,设计并完成了下列实验。
【查阅资料】
常温下:Ksp(CaCO3)=4.96×10-9 Ksp(MgCO3)=6.82×10-6
碳酸的电离常数:H2CO3⇌HCO3-+H+K1=4.3×10-7; HCO3-⇌CO32-+H+K2=5.6×10-12
Mg(OH)2沉淀范围:pH9.4~12.4
【实验过程】
实验编号 | 实验操作 | 现象或结论 |
ⅰ | 测饱和NaHCO3溶液的pH | pH为8.3 |
ⅱ | 向20mL饱和NaHCO3溶液中再加入少量的NaHCO3固体,静置24小时。 | 微小的气体X从溶液底部固体逸中缓慢逸出,最终固体全部溶解,得到溶液Y |
(1)用化学用语解释饱和NaHCO3溶液pH为8.3的原因:
HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-
HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-
。(2)为探究NaHCO3固体溶解的原理,取实验ⅱ反应后的气体X和溶液Y,检验其成分。
a.气体X能使澄清的石灰水变浑浊。
b.测得溶液Y的pH为8.7。
c.向溶液Y中滴加MgCl2溶液,有白色沉淀生成。
d.向2mLNa2CO3溶液中加入MgCl2溶液,有白色沉淀生成
e.向2mL饱和NaHCO3溶液中加入MgCl2溶液,无明显现象
①气体X是
CO2
CO2
。②步骤c中的白色沉淀是
MgCO3或碳酸镁
MgCO3或碳酸镁
。③步骤e中若用CaCl2溶液代替MgCl2溶液完成实验,会观察到白色沉淀。其原因是
溶液中存在平衡HCO3-⇌CO32-+H+,K
sp
(CaCO3)<K
sp
(MgCO3),说明Ca2+结合CO32-能力比Mg2+强,所以可以得到CaCO3沉淀
溶液中存在平衡HCO3-⇌CO32-+H+,K
sp
(CaCO3)<K
sp
(MgCO3),说明Ca2+结合CO32-能力比Mg2+强,所以可以得到CaCO3沉淀
。④步骤d和e的目的是
证明饱和NaHCO3溶液中CO32-离子浓度不足以和MgCl2来溶液反应生成沉淀
证明饱和NaHCO3溶液中CO32-离子浓度不足以和MgCl2来溶液反应生成沉淀
。【得出结论】
(3)通过上述实验证明饱和NaHCO3溶液中还能溶解少量NaHCO3固体,结合化学用语解释其原因
饱和碳酸氢钠溶液中存在2HCO3-+(aq)⇌CO32-(aq)+CO2↑+H2O(l),由于CO2不断逸出,平衡正向移动,固体溶解
饱和碳酸氢钠溶液中存在2HCO3-+(aq)⇌CO32-(aq)+CO2↑+H2O(l),由于CO2不断逸出,平衡正向移动,固体溶解
。【考点】性质实验方案的设计.
【答案】HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-;CO2;MgCO3或碳酸镁;溶液中存在平衡HCO3-⇌CO32-+H+,K
sp
(CaCO3)<K
sp
(MgCO3),说明Ca2+结合CO32-能力比Mg2+强,所以可以得到CaCO3沉淀;证明饱和NaHCO3溶液中CO32-离子浓度不足以和MgCl2来溶液反应生成沉淀;饱和碳酸氢钠溶液中存在2HCO3-+(aq)⇌CO32-(aq)+CO2↑+H2O(l),由于CO2不断逸出,平衡正向移动,固体溶解
【解答】
【点评】
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