Question

Ⅰ．化學課上老師演示了如圖的實驗：
實驗時，將兩氣球內的NaHCO₃和Na₂CO₃同時倒入試管中．已知鹽酸是足量的，且整套裝置氣密性良好，回答下列問題：
（1）實驗過程中觀察到的現象是：

 

．
（2）實驗結束后，

 

（填A或B）試管的氣球大，大小氣球（包含試管） 體積之比約為（填最簡單整數比）

 

．
Ⅱ．當甲同學用手觸摸上述試管時，意外發(fā)現A試管變冷，而B試管發(fā)熱，他把這個發(fā)現告訴了同桌乙同學，并由此得出結論：NaHCO₃和HCl反應為吸熱反應，而Na₂CO₃和HCl反應為放熱反應．乙同學卻對此結論卻持懷疑的態(tài)度．為此，兩位同學在課外活動中繼續(xù)進行了下列實驗（每次實驗各做3次平行實驗，取平均值）：

序號	試劑1	試劑2	混合前 溫度	混合后溫度
①	35mL水	2.5g NaHCO3固體	20℃	18.5℃
②	35mL水	3.2Na2CO3固體	20℃	24.3℃
③	35mL稀鹽酸	含2.5g NaHCO3的飽和溶液32.5mL	20℃	19℃
④	35mL稀鹽酸	含3.2g Na2CO3的飽和溶液23.1mL+10ml水	20℃	24.2℃
⑤	35mL稀鹽酸	2.5gNaHCO3固體	20℃	16.2℃
⑥	35mL稀鹽酸	3.2g Na2CO3固體	20℃	25.1℃

請你幫助填寫相關內容：
（1）該研究報告的題目是《

 

》．
（2）該實驗中所用的儀器除試管、藥匙（或V型紙槽）、氣球、玻璃棒、燒杯、量筒、保溫瓶外，還需要的儀器名稱為

 

和

 

．
（3）實驗①和②的目的是

 

．
（4）通過上述實驗可得出的結論是：

 

．

Answer 1

考點：探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質

專題：實驗題

分析：Ⅰ．（1）向碳酸鈉溶液中加入鹽酸，鹽酸先和碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉再和鹽酸反應生成二氧化碳，由此判斷碳酸氫鈉與鹽酸反應生成二氧化碳的速率快，碳酸鈉與鹽酸反應生成二氧化碳的速率慢；
（2）根據反應方程式判斷等質量時放出二氧化碳較大的物質，并計算出大小氣球（包含試管）體積之比；
Ⅱ．（1）由該實驗的實驗步驟與實驗現象來推斷其實驗課題；
（2）由圖表知，該實驗中缺少測量溫度和測量固體質量的儀器；
（3）實驗①和②探究硅酸鈉、碳酸氫鈉溶于水的熱效應，從而判斷NaHCO₃固體、Na₂CO₃固體與鹽酸反應時溫度的變化是否是由于固體溶于水引起的；
（4）根據表中溫度變化判斷碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應的熱效應．

解答： 解：Ⅰ．（1）因為“鹽酸首先與碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，沒有二氧化碳產生，然后與碳酸氫鈉反應，生成二氧化碳”，所以，裝有NaHCO₃溶液的試管中很快產生氣泡，而裝有Na₂CO₃溶液的試管中開始沒有氣泡產生，但隨著滴入稀鹽酸的量增加，才會產生氣泡；
故答案為：兩支試管中都產生大量氣泡，氣球膨脹，A試管中產生氣體的反應速率要快得多；
（2）鹽酸與碳酸鈉反應的化學方程式為：Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，
鹽酸與碳酸氫鈉反應的化學方程為：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
根據二者與鹽酸反應的化學方程式可知，Na₂CO₃的相對分子質量比的大NaHCO₃的大，故相同質量的Na₂CO₃與NaHCO₃中，NaHCO₃含有的分子多一些，即NaHCO₃與鹽酸反應生成的CO₂氣體多一些，所以A試管的氣球大，
NaHCO₃ ～CO₂，
1mol      1mol

0.3g

84g/mol

 

0.3g

84g/mol

，
 Na₂CO₃ ～CO₂，
1mol       1mol

0.3g

106g/mol

 

0.3g

106g/mol

則0.3gNaHCO₃或Na₂CO₃粉末與足量鹽酸發(fā)生反應產生的氣體體積之比為：

0.3g

84g/mol

：

0.3g

106g/mol

=53：42；
故答案為：A；53：42；
Ⅱ．（1）根據本實驗的數據與實驗結論知，該實驗的課題是《NaHCO₃、Na₂CO₃和鹽酸反應過程中熱效應的研究》；
故答案為：NaHCO₃、Na₂CO₃ 和鹽酸反應過程中熱效應的研究；
（2）由圖表知，該實驗中缺少測量溫度的儀器-溫度計和測量固體質量的儀器-天平，故答案為：溫度計；天平；
（3）實驗①和②分別為碳酸氫鈉、碳酸鈉固體溶于水的熱效應，其目的是研究NaHCO₃固體、Na₂CO₃固體與鹽酸反應時溫度的變化是否是由于固體溶于水引起的，
故答案為：研究NaHCO₃固體、Na₂CO₃固體與鹽酸反應時溫度的變化是否是由于固體溶于水引起的；
（4）根據以上實驗可知：①NaHCO₃固體與鹽酸反應時，溫度降低，原因是NaHCO₃固體溶于水時吸熱，NaHCO₃與鹽酸的反應也是吸熱反應；
②Na₂CO₃固體與鹽酸反應時，溫度升高，原因是Na₂CO₃固體溶于水時放熱，Na₂CO₃與鹽酸的反應也是放熱反應，
故答案為：①NaHCO₃固體與鹽酸反應時，溫度降低，原因是NaHCO₃固體溶于水時吸熱，NaHCO₃與鹽酸的反應也是吸熱反應；
②Na₂CO₃固體與鹽酸反應時，溫度升高，原因是Na₂CO₃固體溶于水時放熱，Na₂CO₃與鹽酸的反應也是放熱反應．

點評：本題以實驗探究考查碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質及與酸反應的熱效應，題目難度中等，把握表格中實驗數據的分析為解答的關鍵，注意變量控制法的應用．