Question

【題目】在化學課上老師向NaOH溶液通入CO2后無明顯現象。

（提出問題）如何通過實驗證明CO2與NaOH發生了反應?

（查閱資料）①碳酸鈉溶液中滴加少量的稀鹽酸，會先反應生成碳酸氫鈉（Na2CO3+HCl＝NaHCO3+NaCl）。

②碳酸鈉在二氧化碳過量的條件下繼續與水和二氧化碳反應生成堿性較弱的碳酸氫鈉。

（設計實驗）（1）從反應物之一CO2消失的角度，某同學設計了如圖所示的實驗，打開活塞。向充滿CO2的瓶中滴入NaOH溶液，一會兒后觀察到的現象是_________，據此判斷NaOH與CO2發生了化學反應。但上述實驗還不足證明反應，其理由是_______，完善的方案是_______________________________。

（2）從生成物Na2CO3角度，經過討論，分別設計了以下兩個實驗方案：

實驗操作	實驗現象	結論
方案一：向（1）所得的溶液中加入_______溶液	有白色沉淀產生	有新物質Na2CO3生成，發生反應。
方案二：向（1）所得的溶液中滴加過量稀鹽酸	___________；

（反思評價）方案二滴加過量稀鹽酸的原因是_________。

（實驗拓展）該小組同學將過量的干冰放入氫氧化鈉溶液中，利用數字化技術測定溶液pH值變化，如圖所示，請用化學方程式回答下列問題：

（1）BC段變化原因可能是__________________________；

（2）CD段變化原因可能是__________________________。

Answer 1

【答案】 氣球膨脹； 二氧化碳也可以與水反應使瓶內壓強減小 做一個對比實驗，將裝置中分液漏斗里的液體換成水，同樣操作，比較氣球膨脹大小 氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液） 產生大量氣泡 碳酸鈉溶液中如果滴加少量的稀鹽酸，會反應生成碳酸氫鈉，而沒有現象，故要加入過量的稀鹽酸，才能產生氣體 BC段：過量的二氧化碳與碳酸鈉反應產生了堿性較弱的碳酸氫鈉 CD段：二氧化碳與水反應產生了碳酸導致溶液pH小于7

【解析】

（1）集氣瓶內的氣體減少，壓強變小，在外界氣壓作用下，氣球膨脹；二氧化碳能溶于水，也會導致瓶內壓強減小；做對照實驗；

（2）碳酸鈉與氯化鈣反應生成氯化鈉和碳酸鈣沉淀；碳酸鹽能與鹽酸反應產生二氧化碳氣體；

鹽酸不足時不會產生二氧化碳；

根據圖像pH的變化趨勢，根據物質的性質以及發生的化學反應分析解答。

（1）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應后，瓶內壓強減小，在外界大氣壓的作用下，氣球膨脹；由于二氧化碳能溶于水，氫氧化鈉溶液的水也能溶解一部分二氧化碳，故此方法不能證明發生了化學反應；因此應該設計一個對比試驗，即將裝置中分液漏斗里的液體換成水，同樣操作，比較氣球膨脹大小；

（2）能與碳酸鈉溶液反應產生沉淀的一般是鈣離子或鋇離子，所以應該向（1）所得的溶液中加入氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液）；由于碳酸鹽能與鹽酸反應產生二氧化碳氣體，所以向（1）所得的溶液中滴加過量稀鹽酸的實驗現象是產生大量氣泡；

由于碳酸鈉溶液中如果滴加少量的稀鹽酸，會反應生成碳酸氫鈉，而沒有現象，故要加入過量的稀鹽酸，才能產生氣體，因此方案二滴加過量稀鹽酸；

二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉或碳酸氫鈉，根據圖像可知BC段pH較小，但仍然大于7，溶液顯堿性，因此變化原因可能是過量的二氧化碳與碳酸鈉反應產生了堿性較弱的碳酸氫鈉；CD段pH小于7，溶液顯酸性，這是由于二氧化碳與水反應產生了碳酸導致溶液pH小于7。