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14.(14分)学习了常见的酸、碱、盐后,某化学兴趣小组为探究NaHCO₃和NaOH的性质,设计并进行了如下实验。
[实验一]探究NaHCO₃固体的稳定性
该小组用如图1所示装置进行实验。
(1)实验进行一段时间后,观察到甲中
实验结论:NaHCO₃固体受热能分解。
[实验二]探究NaHCO₃溶液的酸碱性
取少量NaHCO₃溶液于试管中,向其中滴加1~2滴酚酞溶液,溶液变为浅红色。
(2)实验结论:NaHCO₃溶液呈
[实验三]探究NaHCO₃溶液的稳定性
常温下,在密闭容器(如图2)中放入盛有100 mL蒸馏水的烧杯,开启CO₂传感器,测得容器内CO₂浓度基本不变;将蒸馏水换成100 mL NaHCO₃的稀溶液,开启CO₂传感器,测得容器内CO₂浓度增大。
(3)用100 mL蒸馏水做实验的目的是
(4)实验结论:
[实验四]利用数字化实验探究NaOH的性质
常温下,取一定量的NaOH溶液,分成两等份。
向一份NaOH溶液中滴入稀盐酸,用pH传感器测定该过程中的pH变化,测定结果如图3曲线M。
向另一份NaOH溶液中先通入一定量的CO₂充分反应后得到溶液X,再向溶液X中滴入相同溶质质量分数的稀盐酸,同时用pH传感器测定pH变化,得到pH随稀盐酸体积变化的曲线N(未在图3坐标系中画出)。
(5)溶液X的pH
(6)曲线N上横坐标为10时,对应溶液中的溶质有
[实验一]探究NaHCO₃固体的稳定性
该小组用如图1所示装置进行实验。
(1)实验进行一段时间后,观察到甲中
出现无色液滴
(填实验现象)时,证明有水生成;乙中澄清石灰水变浑浊,原因是$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(用化学方程式表示)。实验结论:NaHCO₃固体受热能分解。
[实验二]探究NaHCO₃溶液的酸碱性
取少量NaHCO₃溶液于试管中,向其中滴加1~2滴酚酞溶液,溶液变为浅红色。
(2)实验结论:NaHCO₃溶液呈
碱
性。[实验三]探究NaHCO₃溶液的稳定性
常温下,在密闭容器(如图2)中放入盛有100 mL蒸馏水的烧杯,开启CO₂传感器,测得容器内CO₂浓度基本不变;将蒸馏水换成100 mL NaHCO₃的稀溶液,开启CO₂传感器,测得容器内CO₂浓度增大。
(3)用100 mL蒸馏水做实验的目的是
作对照实验
。(4)实验结论:
常温下,$\ce{NaHCO_{3}}$溶液不稳定,能产生$\ce{CO_{2}}$
。[实验四]利用数字化实验探究NaOH的性质
常温下,取一定量的NaOH溶液,分成两等份。
向一份NaOH溶液中滴入稀盐酸,用pH传感器测定该过程中的pH变化,测定结果如图3曲线M。
向另一份NaOH溶液中先通入一定量的CO₂充分反应后得到溶液X,再向溶液X中滴入相同溶质质量分数的稀盐酸,同时用pH传感器测定pH变化,得到pH随稀盐酸体积变化的曲线N(未在图3坐标系中画出)。
(5)溶液X的pH
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)A点的pH。(6)曲线N上横坐标为10时,对应溶液中的溶质有
NaCl、$\ce{CO_{2}}$(合理即可)
(填化学式)。答案
14.(1)出现无色液滴 $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$ (2)碱 (3)作对照实验 (4)常温下,$\ce{NaHCO_{3}}$溶液不稳定,能产生$\ce{CO_{2}}$ (5)小于 (6)NaCl、$\ce{CO_{2}}$(合理即可)
解析
【分析】
要解答本题，需结合碳酸氢钠的分解反应、溶液酸碱性判断、对照实验的作用、氢氧化钠与二氧化碳及盐酸的反应规律逐一分析：
1. （1）根据碳酸氢钠受热分解的产物，判断水生成的现象，再结合二氧化碳与澄清石灰水的反应书写方程式；
2. （2）依据酚酞溶液的变色规律，判断碳酸氢钠溶液的酸碱性；
3. （3）对照实验的作用是排除无关变量的影响，明确蒸馏水实验的目的；
4. （4）对比蒸馏水和碳酸氢钠溶液的二氧化碳浓度变化，推导实验结论；
5. （5）分析氢氧化钠溶液通入二氧化碳后碱性的变化，判断pH的大小；
6. （6）结合溶液X的成分及盐酸的反应顺序，确定对应溶质。
【解析】
（1）碳酸氢钠受热分解生成水和二氧化碳，水蒸气在甲装置中冷凝为无色液滴，因此甲中出现无色液滴时证明有水生成；乙中二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
（2）酚酞溶液遇碱性溶液变红，碳酸氢钠溶液使酚酞显浅红色，说明其呈碱性。
（3）用蒸馏水做实验，是为了作对照实验，排除水本身对容器内二氧化碳浓度的影响，确保实验结果由碳酸氢钠溶液引起。
（4）蒸馏水实验中二氧化碳浓度基本不变，而碳酸氢钠溶液实验中二氧化碳浓度增大，说明常温下碳酸氢钠溶液不稳定，能产生二氧化碳。
（5）A点是原氢氧化钠溶液的pH，氢氧化钠溶液通入二氧化碳后，部分氢氧化钠转化为碳酸钠，溶液碱性减弱，pH减小，因此溶液X的pH小于A点的pH。
（6）溶液X是氢氧化钠与二氧化碳反应后的产物，滴加稀盐酸时，盐酸先与剩余的氢氧化钠反应，再与碳酸钠反应；当横坐标为10时，反应后生成氯化钠，同时可能产生二氧化碳，对应溶质为$\ce{NaCl}$、$\ce{CO_{2}}$（合理即可）。
【答案】
(1)出现无色液滴；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(2)碱
(3)作对照实验
(4)常温下，$\ce{NaHCO_{3}}$溶液不稳定，能产生$\ce{CO_{2}}$
(5)小于
(6)$\ce{NaCl}$、$\ce{CO_{2}}$(合理即可)
【知识点】
碳酸氢钠的性质、溶液酸碱性、酸碱中和反应
【点评】
本题结合实验探究与数字化图像，考查碳酸氢钠和氢氧化钠的性质，需掌握物质反应规律及实验设计的对照原则，侧重考查学生的分析与应用能力。
【难度系数】
0.5
要解答本题，需结合碳酸氢钠的分解反应、溶液酸碱性判断、对照实验的作用、氢氧化钠与二氧化碳及盐酸的反应规律逐一分析：
1. （1）根据碳酸氢钠受热分解的产物，判断水生成的现象，再结合二氧化碳与澄清石灰水的反应书写方程式；
2. （2）依据酚酞溶液的变色规律，判断碳酸氢钠溶液的酸碱性；
3. （3）对照实验的作用是排除无关变量的影响，明确蒸馏水实验的目的；
4. （4）对比蒸馏水和碳酸氢钠溶液的二氧化碳浓度变化，推导实验结论；
5. （5）分析氢氧化钠溶液通入二氧化碳后碱性的变化，判断pH的大小；
6. （6）结合溶液X的成分及盐酸的反应顺序，确定对应溶质。
【解析】
（1）碳酸氢钠受热分解生成水和二氧化碳，水蒸气在甲装置中冷凝为无色液滴，因此甲中出现无色液滴时证明有水生成；乙中二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$。
（2）酚酞溶液遇碱性溶液变红，碳酸氢钠溶液使酚酞显浅红色，说明其呈碱性。
（3）用蒸馏水做实验，是为了作对照实验，排除水本身对容器内二氧化碳浓度的影响，确保实验结果由碳酸氢钠溶液引起。
（4）蒸馏水实验中二氧化碳浓度基本不变，而碳酸氢钠溶液实验中二氧化碳浓度增大，说明常温下碳酸氢钠溶液不稳定，能产生二氧化碳。
（5）A点是原氢氧化钠溶液的pH，氢氧化钠溶液通入二氧化碳后，部分氢氧化钠转化为碳酸钠，溶液碱性减弱，pH减小，因此溶液X的pH小于A点的pH。
（6）溶液X是氢氧化钠与二氧化碳反应后的产物，滴加稀盐酸时，盐酸先与剩余的氢氧化钠反应，再与碳酸钠反应；当横坐标为10时，反应后生成氯化钠，同时可能产生二氧化碳，对应溶质为$\ce{NaCl}$、$\ce{CO_{2}}$（合理即可）。
【答案】
(1)出现无色液滴；$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(2)碱
(3)作对照实验
(4)常温下，$\ce{NaHCO_{3}}$溶液不稳定，能产生$\ce{CO_{2}}$
(5)小于
(6)$\ce{NaCl}$、$\ce{CO_{2}}$(合理即可)
【知识点】
碳酸氢钠的性质、溶液酸碱性、酸碱中和反应
【点评】
本题结合实验探究与数字化图像，考查碳酸氢钠和氢氧化钠的性质，需掌握物质反应规律及实验设计的对照原则，侧重考查学生的分析与应用能力。
【难度系数】
0.5
