细说碳酸氢钠与碳酸钠的鉴别

细说碳酸氢钠与碳酸钠的鉴别

《实验教学与仪器》(长沙)2007年6期34页上，有“用CaCl2溶液区分NaHCO3和Na2CO3溶液”为题的一篇文章。我的基本观点认为，用CaCl2溶液作为NaHCO3和Na2CO3的区分试剂的方法欠妥。

1．Na2CO3和NaHCO3的一般鉴别方法

(1)如果两种试样都是固体——用加热法

量多(如有数克或更多)能受热分解，放出的气体能使澄清石灰水变混浊的是NaHCO3，不能受热分解的是Na2CO3.

量少，甚至是微量(如米粒、绿豆、芝麻量大小)按图l所示装置，微微加热样品4s～5s，稍稍用力挤压乳胶头，让滴管尖端悬上一滴饱和石灰水，几秒钟之后，又让石灰水滴回吸到滴管内，可形成一段白色浑浊的液柱的是NaHCO3，没有这种现象发生的是Na2CO3.

(2)如果两种试样都是溶液

试样浓度较大：两个试管各取1mL～2m1.样液，分别加入l～2滴酚酞试液，溶液显粉红色的是NaHCO3，色泽呈深红色的是Na2CO3。

试样浓度较小：两个试管各取1mL～2mL样液，各加入1～2滴酚酞试液，溶液都呈不易分辨的浅红色。当把两种溶液都加热煮沸，色泽由浅(红)变深(红)的是NaHCO3，没有色泽变化的是Na2CO3. 2NaHCO3＝Na2CO3 + H2O+CO2↑

2．细说NaHCO3与Na2CO3的鉴别

大家知道，比较NaHCO3和Na2CO3的性质，有两个最显著的差别：一是NaHCO3有对热的不稳定性，受热极易分解(在空气中会缓慢分解，65℃以上迅速分解)，而Na2CO3则有极高的热稳定性；二是NaHCO3水解仅显极弱的碱性(0.1mol／L NaHCO3溶液的pH=8.31)，

刚好在酚酞的变色范围(酚酞的变色范围是pH=8.1～10.0)，仅显极浅的粉红色，而Na2CO3水解则显较强的碱性(0.1mol／LNa2CO3，溶液的pH=11.63)，遇酚酞显鲜艳的红色。显然，NaHCO3与Na2CO3这种性质上的差别，就成为这两种物质鉴别(区分)的最为可靠的理论支持和方法依据。

不过笔者注意到，一些教辅资料还介绍有如下的鉴别方法：

①用CaCl2溶液作试剂，观察生成白色CaCO3沉淀的差异。

依据：Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓ + 2NaCl2NaHCO3 + CaCl2 = Ca(HCO3)2 + 2NaCl

前一个反应生成的白色CaCO3沉淀，后者生成可溶性Ca(HCO3)2，没有沉淀生成。

这里有两点需要特别指出：

第一，CaCO3的溶度积Ksp很小，25℃时K=4.7×10－9，即使是很稀的CaCl2溶液与很稀的NaHCO3溶液，前者提供的Ca2+，后者次级电离所提供的CO32－都足以生成CaCO3沉淀。因此，用CaCl2鉴别Na2CO3和NaHCO3，两者都会有白色沉淀生成，CaCl2在这两种物质之间没有区分效应。

第二，几乎所有化学用书上都说Ca(HCO3)2是一种可溶性盐。但是所有化学文献上都没有Ca(HCO3)2的词条，更没有Ca(HCO3)2的物理化学常数，因为迄今为止，从没有人从水溶液中分离出Ca(HCO3)2这种物质。尽管没有制出(分离出)这种物质，但是我们又宁可信其有，不可信其无。这正像H2CO3，H2SO3，尽管我们还没有分离出纯净的H2CO3.和H2SO3，但是我们仍然相信有这种物质一样。

正因为如此，我们有理由说，用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的方法是不可取的。

②用CaCl2作试剂，酚酞试液作指示剂，根据指示剂颜色变化可把酸度变化的差异显示出来。依据：Ca2+ + HCO3－= CaCO3↓ + H+(pH变化快，颜色变化快)

Ca2+ + CO32－= CaCO3↓ (pH变化慢，颜色变化慢)

于是，加CaCl2溶液，红色褪去快的是NaHCO3，红色褪去缓慢的为Na2CO3.

笔者注意到，尽管Na2CO3和NaHCO3都能水解，溶液显碱性，但水解后溶液的碱性相差很大。查手册，20℃时Na2CO3的溶解度是21.5g／100g水，质量分数是17.1％，pH≈12；20℃时NaHCO3的溶解度是9.6g／100g水，质量分数是8.8％，pH≈8.5.可见两种溶液的碱度相差的数量级是103.酚酞在饱和NaHCO3溶液中仅显粉红色，而在饱和Na2CO3中显深红色。而要使酚酞在Na2CO3溶液中的色泽与酚酞在NaHCO3溶液中的色泽相近(都呈粉红色)，至少把饱和Na2CO3溶液用水稀释上千倍。可见，要使酚酞在两种溶液中的颜色相近，c(OH－)相

近是不可能的。倘若在酚酞色泽相近的Na2CO3和NaHCO3两种溶液中分别加入CaCl2溶液，前者的浓度很小，消耗CaCl2的溶液的量(滴数)极少，红色消失快，而后者的浓度大，消耗CaC12溶液的滴数多，红色消失慢。实际得出了恰恰相反的结果。这就是不能用CaCl2溶液来区分Na2CO3和NaHCO3溶液的原理。

笔者最后想说，科学上任何站得住脚的东西必须注意以下三个基本点：

一是要事实可靠；

二是要符合实际；

三是要有符合逻辑的理论支撑(包括文献支撑)。

以中学化学中大家最熟悉的物质的制法(检验，鉴别)为例，应当把握好应当用什么试剂(方法)，不宜用什么试剂(方法)，不能用什么试剂(方法)。例如实验室制CO2：应当用石灰石(0成本)与稀HCl；不宜用Na2CO3、NaHCO3与稀HCl或稀H2SO4；不能用CaCO3(块)与稀H2SO4.再比如，碳燃烧生成CO2，H2燃烧生成H2O，这在反应原理上谁也不会怀疑，操作上一做就成功。可是学校实验室能用烧柴禾的方法来制CO2吗?生产生活上能用燃烧H2的方法来制水吗?可见，我们在强调化学原理的同时，还要必须强调有符合实际的方法。想必，理论必须联合实际。这是当前基础化学实验教学中相当薄弱的一个环节。