Question

【題目】在自然界，溶有二氧化碳的雨水，會使石灰石構成的巖層部分溶解，使碳酸鈣轉變成可溶性的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。當受熱或壓強突然減小時溶解的碳酸氫鈣會分解重新變成碳酸鈣沉：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O。由于石灰巖層各部分含石灰質多少不同，被侵蝕的程度不同，就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態、陡峭秀麗的山峰和奇異景觀的溶洞，由此形成的地貌一般稱為喀斯特地貌。某學習小組針對這個問題聯想到實驗室檢驗 CO2 時，將氣體通入澄清石灰水中。若長時間往澄清石灰水中通入 CO2 會產生什么樣的現象呢？小組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，溶液中含有什么溶質？

（查閱資料）

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

（2）通入過量 CO2 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）NaHCO3 溶液顯堿性，BaCl2 顯中性。

（提出猜想）

（1）溶質為 NaOH 和 Na2CO3

（2）溶質為 Na2CO3

（3）溶質是_____（填化學式）

（4）溶質為 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，滴在幾滴酚酞試液	溶液變紅色	該溶液顯堿性
（2）取反應后溶液少許于試管中，然后滴加過量的 BaCl2 溶液	有白色沉淀生成	猜想（4）不成立
（3）取步驟（2）中的上層清液，滴入稀鹽酸	_____	猜想（1）和（2）不成立

（得出結論）猜想（3）成立。

（討論交流）有同學提出實驗步驟①是多余的。你認為該實驗設計是否需要？并說明理 由____________。

（反思應用）

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：_________。

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O Na2CO3、NaHCO3 有氣泡冒出 不需要。因為無論溶質是哪種組合，都是顯堿性溶液，都能使酚酞試液變紅色，因此該實驗設計沒有必要。 溶液先變渾濁后変澄清

【解析】

查閱資料：

（1）通入少量的二氧化碳時，NaOH與CO2反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O。
提出猜想：

（1）二氧化碳少量，與部分氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，溶液中溶質為NaOH、Na2CO3；

（2）二氧化碳恰好和氫氧化鈉反應，溶液中溶質為Na2CO3；

（3）二氧化碳過量，NaOH與CO2反應生成碳酸鈉和水，部分碳酸鈉與二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，溶液中溶質是Na2CO3、NaHCO3；

（4）二氧化碳過量，NaOH與CO2反應生成碳酸鈉和水，碳酸鈉全部反應生成碳酸氫鈉，溶液中溶質全部是NaHCO3；

設計實驗方案：

①用試管取少量小燒杯中反應后的溶液，滴在幾滴酚酞試液，溶液變紅色，說明溶液顯堿性；

②取反應后溶液少許于試管中，然后滴加過量的 BaCl2 溶液，產生白色沉淀，說明溶液中含有碳酸鈉，因為鋇離子只和碳酸根離子不能共存，和氫氧根、碳酸氫根離子都能共存；

③步驟②的上層清液中已經把碳酸根離子全部除去，取步驟②的上層清液，滴入稀鹽酸，產生氣泡，說明溶液中含有碳酸氫鈉，碳酸氫鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水、二氧化碳，故猜想（3）成立。

討論交流：

實驗步驟①是多余的，這是因為無論溶質是哪種組合，都是顯堿性溶液，都能使酚酞試液變紅色，因此該實驗設計沒有必要。

反思應用：

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時，二氧化碳先和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，后碳酸鈣和水、二氧化碳反應生成碳酸氫鈣，觀察到溶液先變渾濁后変澄清。