探究碳酸钠与盐酸和氯化钙混合溶液的反应

江苏省兴化楚水实验学校　陈金健 向盐酸和氯化钙的混合溶液中加入碳酸钠溶液后，发生了哪些反应？这些反应如何进行？出现什么现象？同学们往往很难弄清这些问。现通过几道习题和同学们一起进行探讨。   碳酸钠与盐酸反应的现象以及生成物，受两者质量的影响。因为少量的盐酸加入碳酸钠溶液中，首先发生反应：Na2CO3+HCl = NaCl+NaHCO3 ，此时，并没有气泡产生。等一会儿，所加入盐酸的量比较多时，才会进一步发生如下反应：NaHCO3+HCl = NaCl+H2O+CO2↑，此时，溶液中有气泡冒出。所以，将碳酸钠溶液滴入盐酸溶液中，相比而言，碳酸钠的量少，盐酸的量多，此时溶液中会立即产生气泡。   综上所述，我们将碳酸钠溶液滴入盐酸和氯化钙的混合溶液中，先是冒气泡，生成二氧化碳气体，等碳酸钠逐渐增多，盐酸消耗尽了，则碳酸根与钙离子生成碳酸钙，后出现白色沉淀。   例题1．向CaCl2与盐酸的混合溶液中滴入Na2CO3溶液，下列图像符合实验现象的是（ ）       ：向CaCl2与盐酸的混合溶液中慢慢滴入Na2CO3溶液，先产生气泡，后生成白色沉淀。所以，A、D两项合理。   例题2．做完“二氧化碳的制取和性质”实验后，废液缸中盛有大量的盐酸与氯化钙的混合溶液（不考虑其他杂质）。某同学处理废液时做了如下实验：取废液缸中上层清液40ｍＬ于烧杯中，逐滴滴入Na2CO3溶液至过量。滴入Na2CO3溶液质量（ｘ）与有关量的变化关系如图所示。下列判断正确的是（    ）   A．图中纵坐标（ｙ）表示生成CO2的质量   B．反应进行到Ｂ点时，溶液中的溶质是NaCl   C．ＯＡ段发生反应的化学方程式是Na2CO3 + 2HCl    2NaCl + H2O + CO2↑   D．Ｃ点溶液的ｐＨ＝７   分析：根据碳酸钠与盐酸和氯化钙的混合溶液的反应原理，向混合溶液中逐滴滴入Na2CO3溶液至过量，相比之下，刚开始是盐酸的量多，而碳酸钠的量少，溶液中应先冒气泡，而不是先产生沉淀。所以，图中纵坐标（ｙ）应该表示生成的沉淀质量。当反应进行到B点时，表明反应完全结束，此时溶液中的溶质只有NaCl。从开始反应的O点到A点的ＯＡ段，此处所进行的化学反应，可理解为，Na2CO3 + CaCl2    CaCO3↓ + 2NaCl 和    CaCO3 + 2HCl    CaCl2 + H2O + CO2↑。综合以上反应，相当于只发生了如下的化学反应：        Na2CO3 + 2HCl    2NaCl + H2O + CO2↑，此时没有沉淀产生，等溶液中盐酸被消耗完了以后，才慢慢开始产生沉淀，Na2CO3 + CaCl2    CaCO3↓ + 2NaCl。实验探究进行到C点时，反应早已经结束，因为过量的碳酸钠溶液加入其中，溶液的pH大于7。故本题B、C合理。   例题3．为了对盛有盐酸和氯化钡的混合废液(不考虑其他杂质)进行处理，某同学做了如下实验：取废液缸中上层清液40ml于烧杯中，逐滴滴入Na2CO3溶液至过量。记录滴入Na2CO3溶液质量(x)与有关的变化关系如图所示。图中纵坐标(y)表示_____________(填“生成气体的质量”或“生成沉淀的质量”)，OA段发生反应的化学方程式是                          ，   AB段发生反应的化学方程式是______________；反应进行到A点时，溶液中的溶质是                  ；反应进行到B点时，溶液中的溶质是___________；C点时溶液的 pH____(填“＞”“＜”“＝”)7   分析：从图中y 随x的变化情况可知，纵坐标(y)表示生成沉淀的质量。因为将Na2CO3溶液滴入含有盐酸的溶液中，应立即产生气体，不会出现OA段无现象期。向混合溶液中滴入Na2CO3溶液，Na2CO3溶液会与盐酸发生如下反应：Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2↑。Na2CO3溶液同时也与BaCl2溶液发生如下反应：Na2CO3+BaCl2  =  2NaCl+BaCO3↓，与此同时，在盐酸没有被完全消耗的情况下，刚生成的BaCO3沉淀又被盐酸溶解了，发生如下反应：BaCO3+2HCl = BaCl2+H2O+CO2↑，回头一看，好象滴入的Na2CO3溶液与BaCl2没有发生化学反应一样，所以，相当于在OA段只发生了如下的反应：Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑。到A点时，Na2CO3溶液与所含有的盐酸反应结束，此时溶液的溶质是：NaCl、BaCl2 。过了A点，AB段发生的反应为：Na2CO3+BaCl2 =2NaCl+BaCO3↓。   到达点B时，Na2CO3溶液将溶液中所含的BaCl2完全消耗，此时溶液的溶质是：NaCl。继续滴入Na2CO3溶液后，已经没有反应发生。这时溶液中的溶质除了NaCl还有刚滴入的Na2CO3，所以溶液呈碱性，溶液的pH大于7。   拓展性训练题：向下表中的甲物质中逐滴加入乙溶液至过量，反应过程中产生的气体或沉淀的质量与加入乙的质量关系符合图中曲线描述的是（   ）     甲 乙 A 锌、铜的混合粉末 稀盐酸 B 盐酸和稀硫酸的混合溶液 氯化钡溶液 C 氢氧化钠和氯化钠的混合溶液 稀盐酸 D 盐酸和的氯化铜混合溶液 氢氧化钠溶液   参考：D