“NaHCO3與CaCl2”能否反應(yīng)的深度探究

高校

在眾多的一些高中化學(xué)教輔資料中，常常會涉及到鑒別Na2CO3和 NaHCO3兩種白色固體的試驗試劑選取問題，而提供的答案大都是選取加入CaCl2溶液，因為從理論上分析，兩種鹽溶液混合后，可能會發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，若是Na2CO3溶液，則會有CaCO3白色沉淀，若是 NaHCO3溶液，則會結(jié)合為Ca（HCO3）2，一定不會生成 CaCO3白色沉淀！事實果真如此嗎？

下面先來看看 2014 年的一道北京中考試題：

例題（2014·北京中考化學(xué)試題 33）碳酸鈉和碳酸氫鈉是生活中常見的鹽，通過實驗、驗證、探究它們的化學(xué)性質(zhì)。

NaHCO3Na2CO3

0.1%1%5%0.1%

CaCl20.1%無明顯現(xiàn)象有渾濁有渾濁有渾濁

1%無明顯現(xiàn)象有渾濁有渾濁，

有微小氣泡有沉淀

5%無明顯現(xiàn)象有渾濁有渾濁，

有大量氣泡有沉淀

進(jìn)行實驗

序號實驗裝置主要實驗步驟實驗現(xiàn)象

實

驗

1向2支試管中分別加入少量Na2CO3和NaHCO3溶液，再分別滴加鹽酸2支試管中均有氣泡產(chǎn)生

實

驗

2

向Ⅱ中加入試劑a，向Ⅰ中加入少量Na2CO3或NaHCO3固體，分別加熱一段時間Na2CO3受熱時Ⅱ中無明顯現(xiàn)象NaHCO3受熱時Ⅱ中出現(xiàn)渾濁

實

驗

3

向Ⅱ中加入試劑a，向Ⅰ中加入少量5%的NaHCO3溶液，再滴加5%的CaCl2溶液Ⅰ中出現(xiàn)渾濁，有氣泡產(chǎn)生Ⅱ中出現(xiàn)渾濁

解釋與結(jié)論

（1）實驗 1 中， NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）實驗2中，試劑a為。

（3）實驗 3 中， NaHCO3與CaCl2反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2NaHCO3+CaCl2+++H2O

反思與評價（1）實驗 2 中，加熱 NaHCO3后，試管Ⅰ中殘留固體成分可能為

（寫出所有可能）。

（2）資料④中，NaHCO3溶液與CaCl2溶液混合的現(xiàn)象中，有些只觀察到渾濁、未觀察到氣泡，原因可能是。

（3）用 2 種不同的方法鑒別Na2CO3和NaHCO3固體，實驗方案分別為：

①②

顯然，2014 年的北京一道中考試題提供的答案對一些高中化學(xué)教輔資料提供的觀點給出了否定的看法！

NaHCO3與CaCl2真的可以反應(yīng)嗎？我們很有必要針對該問題作出深度探究。

為便于定量計算，我們姑且選取一種較稀的溶液作研究對象，假設(shè)10 mL、0.01 mol·L-1

的NaHCO3溶液，該溶液中CO2-3的濃度可以做如下進(jìn)一步計算：

HCO-3+H2OH2CO3+OH-

0.01-xxx

根據(jù) HCO-3的水解常數(shù)及其數(shù)學(xué)表達(dá)式，可得：Kh=x20.01-x

又由于HCO-3水解程度很小，所以 0.01-x≈0.01，即：Kh=x2/0.01=2.3×10-8，所以得出x=c（OH-）=1.52×10-5，此時溶液中氫離子濃度為：c（H+）=Kw/c（OH-）=1×10-14/1.52×10-5=0.658×10-9。

HCO-3H++CO2-3

0.01-y0.658×10-9y

Ka=0.658×10-9y0.01-y，由于 HCO-3電離程度較小，所以0.01-y≈0.01，根據(jù)其電離常數(shù)，可得：Ka≈0.658×10-9y0.01=5.61×10-11

所以y=c（CO2-3）=8.53×10-4

根據(jù)溶度積規(guī)則，向溶液中加入CaCl2若要產(chǎn)生沉淀，則必須滿足：

c（Ca2+）·c（CO2-3）≥Ksp（CaCO3），再根據(jù)Ksp的具體數(shù)據(jù)，可得

c（Ca2+）≥（4.96×10-9）/（8.53×10-4）=5.8×10-6，顯然一般溶液中CaCl2即使很稀時，也能夠使NaHCO3溶液中產(chǎn)生沉淀。所以，通過定量計算，可以得出NaHCO3與CaCl2可以反應(yīng)，即使溶液很稀。

（收稿日期：2015-06-12）