Question

【題目】某校化學興趣小組欲探究 CO2 與 NaOH 溶液反應后的溶質組成。

（查閱資料）20℃時，幾種物質在水中的溶解度（S）：

物質	Na2CO3	NaHCO3	Ca（OH）2	Ba（OH）2	NaOH
S/g	21.5	9.6	0.165	3.89	109

（實驗探究Ⅰ）

實驗一：取兩只充滿 CO2 的礦泉水瓶，分別加入50mL 的水和等體積的 NaOH 溶液，立即擰緊瓶蓋， 實驗如圖，充分振蕩。瓶子變癟程度 A______B（填 “＞”“=”“＜”）。

實驗二：驗證 B 瓶中反應生成了 Na2CO3：取少量 B 瓶中的溶液，滴加過量 BaCl2 的溶液，有白色沉淀生成，靜置。

（1）該反應的化學方程式為______。

（2）實驗中不宜將 BaCl2 溶液換成 CaCl2 溶液，原因是______。

實驗三：取少量實驗二中的上層清液，滴入幾滴酚酞。

（3）溶液變紅色。說明清液中還有 NaOH。

（4）實驗二中必須加入過量的 BaCl2 溶液，理由是______。

（實驗探究Ⅱ）

（查閱資料）

（1）本實驗條件下，NaOH 溶液、Na2CO3 溶液和NaHCO3 溶液的 pH 分別約為 14.0、12.0和 8.5。

（2）將 CO2 通入少量的澄清石灰水中，溶液變渾濁，繼續通 CO2 氣體，渾濁逐漸消失， 其消失過程中發生的反應為：CaCO3 + H2O + CO2 =Ca（HCO3）2

（提出猜想）過量 CO2 與 NaOH 溶液反應后的溶質中還可能含有______（填化學式）。

（進行實驗）小明在老師的幫助下利用數字傳感器完成了以下實驗。室溫（約 20℃）下， 將 8gNaOH 溶于 190g 水中，然后向其中持續通入二氧化碳氣體，同時用數字傳感器測定溶液的 pH 變化，所得數據如圖 2 所示。

（得出結論）

（1）實驗中，用“分液漏斗”而不用“長頸漏斗”的原因是______；

（2）根據資料和圖像判斷：M點溶質應為______（填化學式）；

（反思交流）

（1）經多次重復實驗，所得實驗結果基本一致。實驗過程中發現 18min 后溶液的 pH 基本不再變化，則此時燒杯內______（填“有”或“無”）晶體析出，原因是______。

（2）待 pH 不再變化后，取適量溶液，向其中滴加幾滴稀鹽酸，立即產生氣泡，該反應的化學方程式為_______。

Answer 1

【答案】＜ 氯化鈣溶液容易和沒有反應完的 NaOH 得到微溶的 Ca（OH）2，出現白色沉淀，無法證明碳酸鈉的生成 除去所有的 Na2CO3 NaHCO3 分液漏斗可以控制反應速率，得到平穩的 CO2 氣流 NaOH、Na2CO3 無 產生的 NaHCO3 并未超過溶解度，不會有晶體析出

【解析】

實驗探究Ⅰ：

實驗一：二氧化碳能溶于水且與水反應生成碳酸，二氧化碳能與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，瓶子內二氧化碳減少，壓強減小，兩個瓶子會變癟，氫氧化鈉吸收的二氧化碳較多，故瓶子變癟程度 A＜B；

實驗二：（1）碳酸鈉與氯化鋇反應生成碳酸鋇和氯化鈉，該反應的化學方程式為：；

（2）如果用氯化鈣，鈣離子能與氫氧根結合成氫氧化鈣，氫氧化鈣微溶于水，生成比較多氫氧化鈣時，也會出現白色沉淀，會干擾試驗結果的判斷，無法驗證碳酸鈉的生成，故填：氯化鈣溶液容易和沒有反應完的 NaOH 得到微溶的 Ca(OH)2，出現白色沉淀，無法證明碳酸鈉的生成；

實驗三：碳酸鈉溶液呈堿性，也能使無色酚酞變紅，所以驗證 NaOH 時必須要保證碳酸鈉被完全除去，因此必須加入過量的氯化鋇，故填：除去所有的Na2CO3；

實驗探究Ⅱ：

提出猜想：過量二氧化碳能與碳酸鈣、水反應生成碳酸氫鈣，故過量二氧化碳可能與碳酸鈉、水反應生成碳酸氫鈉，故填： NaHCO3；

得出結論：（1）題目要求持續通入二氧化碳，繪制時間關系圖，所以需要控制反應氣流速度，分液漏斗可以通過控制藥品的滴加速率，從而控制反應速率，從而得到平穩的二氧化碳氣流，故填：分液漏斗可以控制反應速率，得到平穩的 CO2 氣流；

（2）由圖可知，M點pH約為13，由資料可知，NaOH 溶液、Na2CO3 溶液的 pH 分別約為 14.0、12.0，故此時，氫氧化鈉與二氧化碳反應生成了碳酸鈉，但是氫氧化鈉未完全反應，故M點溶質應為：NaOH、Na2CO3；

反思交流：18min 時，pH已經基本不再變化，說明此時反應已經全部結束，所以 NaOH 均已經反應生成了碳酸氫鈉，根據質量守恒定律，化學反應前后，原子的種類和質量不變，故氫氧化鈉中的鈉元素全部轉化到了碳酸氫鈉中，氫氧化鈉中鈉元素的質量為：，故生成碳酸氫鈉的質量為

20℃時，NaHCO3 的溶解度為9.6g，即100g水中最多能溶解9.6g碳酸氫鈉，故190g 水中最多能溶解18.24g碳酸氫鈉，16.8g沒有超過溶解度，不會析出，故填：無；產生的 NaHCO3 并未超過溶解度，不會有晶體析出

（2）pH 不變后，溶質為 NaHCO3，碳酸氫鈉與稀鹽酸反應生成氯化鈉、二氧化碳和水，該反應的化學方程式為：。