火眼金睛鑒別蘇打兩“兄弟”

王峰

碳酸鈉俗稱蘇打，碳酸氫鈉俗稱小蘇打，兩“兄弟”不僅學(xué)名、俗名相似，就連化學(xué)式和化學(xué)性質(zhì)也極為相似。比如，它們的溶液都顯堿性，都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體等。那么如何鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉呢？請看下面兩例的分析。

例1 小娜同學(xué)發(fā)現(xiàn)自家的廚房中有兩瓶一大一小的無標(biāo)簽的白色粉末，媽媽告訴她是蘇打和小蘇打。為了鑒別這兩瓶白色粉末，小娜分別各取一小包粉末并將它們編號為A、B，然后帶到學(xué)校的實驗室與小紅、小慧兩位同學(xué)進行實驗探究。

【查閱資料】資料摘要如下：

蘇打，學(xué)名碳酸鈉，白色粉末或微小顆粒，加熱至851℃時溶化而不分解，易溶于水，其水溶液呈堿性……

小蘇打，學(xué)名碳酸氫鈉，白色粉末，受熱易分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，在水中的溶解性比碳酸鈉略小，其水溶液的堿性比碳酸鈉溶液弱……

【實驗探究】根據(jù)以上信息及學(xué)過的知識，三位同學(xué)各自設(shè)計的實驗方案及探究過程如下：

小娜同學(xué)：取等量的A、B粉末分別完全溶于相同體積的蒸餾水中，根據(jù)溶液的pH鑒別出兩種粉末。

（1）測得A的溶液pH = 10，B的溶液pH = 8，則A粉末是____________________。

（2）水溶液呈堿性的物質(zhì)一定是堿嗎？_______________（填“一定”或“不一定”）。

小紅同學(xué)：將A、B兩種粉末分別與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)是否有氣體生成鑒別出這兩種粉末。你認(rèn)為小紅同學(xué)的實驗方案__________（填“正確”或“不正確”），理由是_______________。

小慧同學(xué)：將A、B兩種粉末分別加熱，根據(jù)粉末是否分解及生成的產(chǎn)物鑒別出這兩種粉末。她所用的實驗裝置如圖1所示。

小慧同學(xué)設(shè)計的探究報告如下，請你幫她補充完整。

解析：（1）pH>7，溶液顯堿性，且pH越大，堿性越強，結(jié)合題目信息不難判斷，A粉末是蘇打。

（2）從化學(xué)組成看，碳酸鈉和碳酸氫鈉均屬于鹽，但它們的水溶液卻顯堿性，可見，水溶液呈堿性的物質(zhì)不一定是堿。

碳酸鈉中含有CO32-，碳酸氫鈉中含有HCO3-，它們與鹽酸反應(yīng)都有二氧化碳?xì)怏w生成，化學(xué)方程式分別為：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑;NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑。因此，用鹽酸不能鑒別出Na2CO3和NaHCO3，小紅同學(xué)的實驗方案不正確。

由“查閱資料”可知，碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，因此加熱碳酸氫鈉能觀察到大試管內(nèi)壁有水珠生成，小試管內(nèi)澄清石灰水變渾濁。而碳酸鈉較穩(wěn)定，加熱至851℃也不分解，所以加熱碳酸鈉時澄清石灰水無明顯現(xiàn)象。

答案：（1）蘇打;（2）不一定，不正確，蘇打和小蘇打與鹽酸反應(yīng)都有二氧化碳?xì)怏w生成。

[實驗操作 實驗現(xiàn)象 得出結(jié)論 不變渾濁 蘇打 變渾濁 小蘇打 ]

點撥：本題起點高，落點低，盡管課本中沒有出現(xiàn)Na2CO3和NaHCO3熱穩(wěn)定性比較的知識，但只要通讀全題，尤其是認(rèn)真閱讀“查閱資料”，就能發(fā)現(xiàn)Na2CO3和NaHCO3在化學(xué)性質(zhì)上存在的差異，從而找到鑒別Na2CO3和NaHCO3的有效方法，并能在表格中補全Na2CO3和NaHCO3受熱時的實驗現(xiàn)象，順利完成探究報告。

例2 某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了Na2CO3、NaHCO3的性質(zhì)后，了解到它們都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，那么如何鑒別Na2CO3和NaHCO3呢？帶著這樣的疑問，他們進行了下列探究：

【查閱資料】（1）Ca（HCO3）2可溶于水;（2）NaHCO3固體受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水。

【猜想】（1）甲同學(xué)認(rèn)為可用澄清石灰水鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液。

（2）乙同學(xué)認(rèn)為可用CaCl2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液。

甲、乙兩同學(xué)的猜想是依據(jù)澄清石灰水、CaCl2溶液分別與Na2CO3溶液反應(yīng)均有沉淀產(chǎn)生;又知道Ca（HCO3）2可溶于水，因此猜測澄清石灰水、CaCl2溶液分別與NaHCO3溶液混合不會產(chǎn)生沉淀，從而鑒別出兩種溶液。

（3）丙同學(xué)認(rèn)為固體Na2CO3、NaHCO3可用加熱的方法鑒別。

【實驗探究】（1）甲同學(xué)在兩支分別盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的試管中，各加入澄清石灰水，觀察到兩支試管中的現(xiàn)象相同，均產(chǎn)生了白色沉淀，實驗結(jié)果與猜想不一致，即不能用澄清石灰水鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液。

（2）乙同學(xué)將CaCl2溶液加入到分別盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的試管中，發(fā)現(xiàn)兩支試管中也都產(chǎn)生了白色沉淀，實驗結(jié)果出乎意料，但根據(jù)觀察到的其他實驗現(xiàn)象，他認(rèn)為仍可用CaCl2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液。

（3）丙同學(xué)分別取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固體于大試管中加熱（如圖1）：

①加熱Na2CO3時，開始即見小試管中有少量氣泡產(chǎn)生，繼續(xù)加熱，氣泡逐漸減少，未見澄清石灰水變渾濁;

②加熱NaHCO3時，觀察到實驗現(xiàn)象與①不同，證實了自己的猜想是合理的。

【問題討論】（1）小組同學(xué)對上述實驗展開了討論，對甲同學(xué)的兩個實驗進行了比較，并從物質(zhì)在溶液中分離出不同離子的微觀角度分析了原因（如圖2、圖3）。請寫出Na2CO3與澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________;寫出NaHCO3與澄清石灰水混合時參與反應(yīng)的離子：_______________。

（2）在乙同學(xué)的兩個實驗中，大家對CaCl2和Na2CO3溶液的反應(yīng)比較熟悉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________;而對CaCl2與NaHCO3溶液混合產(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象難以理解，同學(xué)們又進一步查閱了資料，了解到CaCl2與NaHCO3溶液可發(fā)生如下反應(yīng)：CaCl2 + 2NaHCO3 = CaCO3↓+ 2NaCl + CO2↑+ H2O，因而同學(xué)們知道了乙同學(xué)是通過觀察_______________現(xiàn)象來鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液的。

至于CaCl2與NaHCO3溶液為什么能發(fā)生上述反應(yīng)，其反應(yīng)原理較復(fù)雜，有待于今后學(xué)習(xí)中進一步探究。

（3）丙同學(xué)在加熱Na2CO3固體時，開始產(chǎn)生少量氣泡的原因是_________________________，據(jù)此分析，Na2CO3受熱____________________分解（填“易”或“不易”）。在加熱NaHCO3固體時，丙同學(xué)觀察到的實驗現(xiàn)象是_______________（任寫一種）。

【拓展應(yīng)用】

（1）固體Na2CO3中混有少量NaHCO3，可通過_______________方法除去。

（2）要除去Na2CO3溶液中混入的少量NaHCO3，可加入適量的____________________溶液。