Question

【題目】梅老師帶領的化學興趣小組在學習資料卡片“石筍和鐘乳石的形成”時，發現難溶于水的CaCO3當遇到溶有CO2的水時，會發生反應：CaCO3+CO2+H2O= Ca(HCO3)2，反應生成的Ca(HCO3)2溶解性較大。聯想到實驗室檢驗CO2時，將氣體通入澄清石灰水中能生成CaCO3。若長時間往澄清石灰水中通入CO2會產生什么樣的現象呢？如果長時間向堿溶液中通入二氧化碳又會如何反應？小章和小麗決定用小燒杯盛裝一定量的氫氧化鈉溶液并不斷通入二氧化碳氣體進行探究。

【提出問題】

氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時間后，溶液中會有什么溶質？

【查閱資料】

(1)通入少量的二氧化碳時，NaOH與CO2能反應的化學方程式_____________。

(2)通入過量的二氧化碳時，反應的化學方程式為Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3

(3)碳酸氫鹽都能溶于水

(4)Na2CO3、NaHCO3的溶液呈堿性、BaCl2呈中性

【提出猜想】

(1)溶質有NaOH、Na2CO3； (2)溶質為Na2CO3；

(3)溶質是___________________(填化學式)； (4)溶質全部是NaHCO3

【設計實驗方案】

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
①用試管取少量小燒杯中反應后的溶液，滴加幾滴________試液(填酸堿指示劑)	溶液變紅色	該溶液顯堿性
②將小燒杯中反應后剩下的溶液進行稱量，然后滴加過量的BaCl2溶液	有_________生成	猜想(4)不成立
③取步驟②靜置后的上層清液， 滴入稀鹽酸	有氣泡冒出	猜想(1)和(2)不成立

【得出結論】猜想(3)成立

【討論交流】

(1)小王同學提出實驗步驟①是多余的。你認為該實驗設計_______________(填“需要”或“不需要”)，理由______________________。

(2)將實驗步驟②剩下混合物進行過濾、洗滌、干燥、稱量。發現所得沉淀質量等于步驟②中所稱量的溶液質量的十分之一，試計算氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時間后，溶液中Na2CO3的質量分數為__________________。(寫出計算過程，最后結果保留小數點后兩位)

(3)驗證二氧化碳性質時，如果長時間向澄清石灰水中通入二氧化碳會看到什么樣的現象呢？請你描述一下：_____________________。

【知識拓展】

梅老師引導同學們再次研讀教材，發現遇熱或壓強變小時，Ca(HCO3)2又能反應生成CaCO3，并告訴同學們，干粉滅火器中用NaHCO3滅火的原理與之類似，請寫出該反應方程式_______，在生活中，NaHCO3還有許多用處，請說出一種____________。

Answer 1

【答案】 2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O Na2CO3、NaHCO3 酚酞 白色沉淀 不需要 NaOH、Na2CO3和NaHCO3都呈堿性 5.38% 剛開始產生沉淀，繼續通入二氧化碳，沉淀逐漸消失 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑+H2O 發酵粉 、 治療胃酸過多等

【解析】探究向盛裝一定量的氫氧化鈉溶液的燒杯中不斷通入二氧化碳氣體后溶液的成分。【提出問題】氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時間后，溶液中會有什么溶質？【查閱資料】(1)通入少量的二氧化碳時，NaOH與CO2能反應的化學方程式是2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O。(2)通入過量的二氧化碳時，反應的化學方程式為Na2CO3+CO2+H2O= 2NaHCO3。(3)碳酸氫鹽都能溶于水(4)Na2CO3、NaHCO3的溶液呈堿性、BaCl2呈中性。【提出猜想】(1)溶質有NaOH、Na2CO3；(2)溶質為Na2CO3；(3)溶質是Na2CO3、NaHCO3； (4)溶質全部是NaHCO3。【設計實驗方案】

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
①用試管取少量小燒杯中反應后的溶液，滴加幾滴酚酞 試液(填酸堿指示劑)	溶液變紅色，酚酞試液遇堿變紅。	該溶液顯堿性
②將小燒杯中反應后剩下的溶液進行稱量，然后滴加過量的BaCl2溶液	有白色沉淀生成，碳酸鈉溶液與BaCl2溶液反應生成碳酸鋇白色沉淀和氯化鈉。	猜想(4)不成立
③取步驟②靜置后的上層清液， 滴入稀鹽酸	有氣泡冒出，碳酸鈉與鹽酸反應生成二氧化碳。	猜想(1)和(2)不成立

【得出結論】猜想(3)成立。【討論交流】(1)實驗步驟①是多余的。該實驗設計不需要，理由是NaOH、Na2CO3和NaHCO3 溶液都呈堿性。(2)將實驗步驟②剩下混合物進行過濾、洗滌、干燥、稱量。發現所得沉淀質量等于步驟②中所稱量的溶液質量的十分之一，氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時間后，溶液中Na2CO3的質量分數為∶

解∶設溶液中碳酸鈉質量為y,實驗步驟②剩下混合物進行過濾所得沉淀質量為xg,則步驟②中所稱量的溶液質量為10xg

Na2CO3＋BaCl2＝BaCO3↓＋2NaCl

106 197

yg x

＝ ,y＝0.538x。

溶液中Na2CO3的質量分數為∶×100％＝53.8％。

(3)驗證二氧化碳性質時，如果長時間向澄清石灰水中通入二氧化碳會看到剛開始產生沉淀，繼續通入二氧化碳，沉淀逐漸消失，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O= Ca(HCO3)2。【知識拓展】遇熱或壓強變小時，Ca(HCO3)2又能反應生成CaCO3，干粉滅火器中用NaHCO3滅火的原理與之類似，該反應方程式是2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑+H2O在生活中，NaHCO3還有許多用處，NaHCO溶液呈弱堿性，與酸反應生成二氧化碳，發酵粉、治療胃酸過多等。