火眼金睛鉴别苏打两“兄弟”

王峰

碳酸钠俗称苏打，碳酸氢钠俗称小苏打，两“兄弟”不仅学名、俗名相似，就连化学式和化学性质也极为相似。比如，它们的溶液都显碱性，都能与盐酸反应产生CO2气体等。那么如何鉴别碳酸钠和碳酸氢钠呢？请看下面两例的分析。

例1 小娜同学发现自家的厨房中有两瓶一大一小的无标签的白色粉末，妈妈告诉她是苏打和小苏打。为了鉴别这两瓶白色粉末，小娜分别各取一小包粉末并将它们编号为A、B，然后带到学校的实验室与小红、小慧两位同学进行实验探究。

【查阅资料】资料摘要如下：

苏打，学名碳酸钠，白色粉末或微小颗粒，加热至851℃时溶化而不分解，易溶于水，其水溶液呈碱性……

小苏打，学名碳酸氢钠，白色粉末，受热易分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，在水中的溶解性比碳酸钠略小，其水溶液的碱性比碳酸钠溶液弱……

【实验探究】根据以上信息及学过的知识，三位同学各自设计的实验方案及探究过程如下：

小娜同学：取等量的A、B粉末分别完全溶于相同体积的蒸馏水中，根据溶液的pH鉴别出两种粉末。

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

（2）水溶液呈碱性的物质一定是碱吗？_______________（填“一定”或“不一定”）。

小红同学：将A、B两种粉末分别与盐酸发生反应，根据是否有气体生成鉴别出这两种粉末。你认为小红同学的实验方案__________（填“正确”或“不正确”），理由是_______________。

小慧同学：将A、B两种粉末分别加热，根据粉末是否分解及生成的产物鉴别出这两种粉末。她所用的实验装置如图1所示。

小慧同学设计的探究报告如下，请你帮她补充完整。

解析：（1）pH>7，溶液显碱性，且pH越大，碱性越强，结合题目信息不难判断，A粉末是苏打。

（2）从化学组成看，碳酸钠和碳酸氢钠均属于盐，但它们的水溶液却显碱性，可见，水溶液呈碱性的物质不一定是碱。

碳酸钠中含有CO32-，碳酸氢钠中含有HCO3-，它们与盐酸反应都有二氧化碳气体生成，化学方程式分别为：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑;NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑。因此，用盐酸不能鉴别出Na2CO3和NaHCO3，小红同学的实验方案不正确。

由“查阅资料”可知，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，因此加热碳酸氢钠能观察到大试管内壁有水珠生成，小试管内澄清石灰水变浑浊。而碳酸钠较稳定，加热至851℃也不分解，所以加热碳酸钠时澄清石灰水无明显现象。

答案：（1）苏打;（2）不一定，不正确，苏打和小苏打与盐酸反应都有二氧化碳气体生成。

[实验操作 实验现象 得出结论 不变浑浊 苏打 变浑浊 小苏打 ]

点拨：本题起点高，落点低，尽管课本中没有出现Na2CO3和NaHCO3热稳定性比较的知识，但只要通读全题，尤其是认真阅读“查阅资料”，就能发现Na2CO3和NaHCO3在化学性质上存在的差异，从而找到鉴别Na2CO3和NaHCO3的有效方法，并能在表格中补全Na2CO3和NaHCO3受热时的实验现象，顺利完成探究报告。

例2 某学习小组的同学在学习了Na2CO3、NaHCO3的性质后，了解到它们都能与盐酸反应产生CO2气体，那么如何鉴别Na2CO3和NaHCO3呢？带着这样的疑问，他们进行了下列探究：

【查阅资料】（1）Ca（HCO3）2可溶于水;（2）NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水。

【猜想】（1）甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

（2）乙同学认为可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应均有沉淀产生;又知道Ca（HCO3）2可溶于水，因此猜测澄清石灰水、CaCl2溶液分别与NaHCO3溶液混合不会产生沉淀，从而鉴别出两种溶液。

（3）丙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鑒别。

【实验探究】（1）甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中，各加入澄清石灰水，观察到两支试管中的现象相同，均产生了白色沉淀，实验结果与猜想不一致，即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

（2）乙同学将CaCl2溶液加入到分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中，发现两支试管中也都产生了白色沉淀，实验结果出乎意料，但根据观察到的其他实验现象，他认为仍可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。

（3）丙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热（如图1）：

①加热Na2CO3时，开始即见小试管中有少量气泡产生，继续加热，气泡逐渐减少，未见澄清石灰水变浑浊;

②加热NaHCO3时，观察到实验现象与①不同，证实了自己的猜想是合理的。

【问题讨论】（1）小组同学对上述实验展开了讨论，对甲同学的两个实验进行了比较，并从物质在溶液中分离出不同离子的微观角度分析了原因（如图2、图3）。请写出Na2CO3与澄清石灰水发生反应的化学方程式：____________________;写出NaHCO3与澄清石灰水混合时参与反应的离子：_______________。

（2）在乙同学的两个实验中，大家对CaCl2和Na2CO3溶液的反应比较熟悉，该反应的化学方程式为_______________;而对CaCl2与NaHCO3溶液混合产生沉淀的现象难以理解，同学们又进一步查阅了资料，了解到CaCl2与NaHCO3溶液可发生如下反应：CaCl2 + 2NaHCO3 = CaCO3↓+ 2NaCl + CO2↑+ H2O，因而同学们知道了乙同学是通过观察_______________现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的。

至于CaCl2与NaHCO3溶液为什么能发生上述反应，其反应原理较复杂，有待于今后学习中进一步探究。

（3）丙同学在加热Na2CO3固体时，开始产生少量气泡的原因是_________________________，据此分析，Na2CO3受热____________________分解（填“易”或“不易”）。在加热NaHCO3固体时，丙同学观察到的实验现象是_______________（任写一种）。

【拓展应用】

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

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