Question

【題目】氫氧化鈉露置在空氣中會與二氧化碳反應而變質

（提出問題）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應沒有明顯現象，從哪些視角可以證明 CO2 與NaOH 溶液發生了反應？

（作出猜想）猜想一：從生成物的視角；猜想二：從_________的視角；猜想三：從能量變 化的視角……

（實驗探究 1）第一組同學分別取反應后的溶液少許于試管中，按如下四種方案實驗：

A．滴加酚酞試液，若變紅則說明沒發生反應；

B．滴加 BaCl2 溶液，若有白色沉淀生成，則說明發生了反應；

C．滴加澄清石灰水，若有白色沉淀生成，則說明發生了化學反應；

D．滴加足量的稀鹽酸，若產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則說明發生了反應。

①該小組同學通過討論，一致認為_____方案是不正確的，原因是_____。

②若方案 B 正確，請寫出此方案涉及的化學反應方程式_____。

（實驗探究 2）第二組同學利用壓強傳感器和 CO2 傳感器設計了如圖甲、乙兩個實驗裝置， 并進行實驗，得到了壓強隨時間變化的曲線(如圖丙)

①設計圖乙實驗的目的是 _______________________________________________________ 。

②圖丙中曲線______(填 I 或者 II)表示 CO2 和 NaOH 溶液的反應。

（實驗探究 3）化學反應常常伴隨著能量的變化，第三組同學利用溫度傳感器獲得了實驗過 程中溫度隨時間變化的曲線(如圖丁)，曲線 III 為 CO2 與 NaOH 溶液的反應，曲線 IV 為 CO2 與水的反應。由此證明 CO2 與 NaOH 反應是_____反應(填：“吸熱”、“放熱”)

（拓展延伸）查閱資料，Na2CO3 溶液與 CO2 也會發生反應：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3

當 10g8%的 NaOH 溶液通入一定體積的 CO2 后，所得溶液中的溶質是 Na2CO3 和 NaHCO3， 則參加反應的 CO2 的體積范圍_____(該狀況下，CO2 的密度為 2g/L)

（實驗探究 4）第四組同學對二氧化碳的性質再探究。實驗步驟如下：

(1)圖 1 所示裝置的氣密性良好，三個 250mL 的燒瓶內收集滿 CO2 氣體，三個注射器內各 裝有 85mL 的液體(分別是水、飽和石灰水、40%的氫氧化鈉溶液)。連接好裝置和壓強傳感 器。

(2)三位同學同時迅速將注射器內 85mL 的液體(水、飽和石灰水、40%的氫氧化鈉溶液)注入各自 燒瓶中，關閉活塞。

(3)一段時間后，三位同學同時振蕩燒瓶。觀察燒 瓶內氣壓隨時間變化的曲線(如圖 2)

①導致曲線 1 中 CD 段氣壓急速減小的操作是___________。在不改變裝置和藥品的情 況下，進一步降低 E 點的方法是_________ 。

②曲線 2 中發生的反應方程式為______________________________ 。

③曲線 2 與曲線 3 差異較大的原因是__________ 。

④對比曲線 1、2、3，不能得出的結論是__________(填序號)。

A．CO2 能與水發生反應

B．1 體積水約溶解 1 體積 CO2；

C．CO2 能與 NaOH 溶液發生反應

D．檢驗 CO2 用飽和澄清石灰水較合適

E．吸收 CO2 用 NaOH 溶液較合適

Answer 1

【答案】 反應物 A NaOH 溶液與 CO2 反應生成的 Na2CO3 溶液也顯堿性，也能使酚酞試液變紅，無法證明 NaOH 消失 BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl 作對照，排除水對實驗的干擾 Ⅱ 放熱 0.22L< V <0.44L 振蕩燒瓶 使燒瓶中氣體進一步降溫 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2 溶解度小，飽和石灰水中 Ca(OH)2 的濃度明顯小于 40%NaOH 溶液中 NaOH 的濃度，影響了 CO2 的吸收 AD

【解析】【作出猜想】根據從反應物的角度分析解答；【實驗探究 1】①根據碳酸鈉溶液顯堿性能使酚酞溶液變紅；②根據氯化鋇溶液與碳酸鈉溶液反應生成碳酸鋇和氯化鈉解答；【實驗探究 2】①根據對比實驗分析解答；根據二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應壓強降低解答；【實驗探究 3】根據圖中信息解答；【拓展延伸】根據反應的化學方程式分析解答；【實驗探究 4】(3) ①根據題中信息分析解答；②根據水、飽和石灰水、40%的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的能力分析解答；③根據氫氧化鈣的溶解度較小分析解答；④根據圖中壓強的變化分析解答。【作出猜想】猜想二：從反應物的視角；【實驗探究 1】①該小組同學通過討論，一致認為A方案是不正確的，原因是NaOH 溶液與 CO2 反應生成的 Na2CO3 溶液也顯堿性，也能使酚酞試液變紅，無法證明 NaOH 消失；②氯化鋇溶液與碳酸鈉溶液反應生成碳酸鋇和氯化鈉，反應的化學方程式為BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl；【實驗探究 2】①設計圖乙實驗的目的是作對照，排除水對實驗的干擾；②二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應壓強降低，故圖丙中曲線Ⅱ表示 CO2 和NaOH 溶液的反應；【實驗探究 3】由題中信息可知曲線 III為 CO2 與 NaOH 溶液的反應，由曲線 III可知，二氧化碳與氫氧化鈉反應后溫度升高，由此證明 CO2 與 NaOH 反應是放熱反應；【拓展延伸】分析兩步反應的方程式：2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O、 Na2CO3+ H2O + CO2=2 NaHCO3，每 0.8gNaOH 消耗 0.44g CO2可恰好完全反應生成Na2CO3， 若又有 0.44gCO2可恰好完全反應生成 NaHCO3。由于最終得到的溶液中同時存在 Na2CO3 和 NaHCO3，可得 CO2的質量介于 0.44g~0.88g 之間，除以密度即可得體積范圍為0.22L< V <0.44L；【實驗探究 4】(3) ①個燒瓶中的壓強，都是先急劇增大（這是由于液體突然加入，裝置內氣體迅速被壓縮），隨后逐漸減小（由于CO2氣體逐漸被液體吸收）。對于CD段，氣壓迅速下降，說明某操作加速了氣體被吸收的速率，考慮反應速率的影響因素和題目提示，這種操作極有可能為振蕩燒瓶，增大氣體和液體之間的接觸面積；由圖中可以看出，E點與D點基本相平，不改變裝置和藥品，要使E進一步降低，可以考慮氣體壓強的其他影響因素，也就是溫度，因此可以降低燒瓶內氣體的溫度；②水、飽和石灰水、40%的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的能力依次增強。故曲線2表示二氧化碳與氫氧化鈣溶液的反應，反應的化學方程式為Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；③曲線2與曲線3差異較大的原因是Ca(OH)2 溶解度小，飽和石灰水中 Ca(OH)2 的濃度明顯小于 40%NaOH 溶液中 NaOH 的濃度，影響了 CO2 的吸收；④A、通過實驗只能得出，水可以吸收一定量 CO2，但由于沒有探究新物質生成，無法證明究竟是二氧化碳溶于水還是與水反應，錯誤；B、加入了 85mL 水，最終氣壓與開始時基本沒有改變，說明大約有 85mLCO2被吸收，正確；C、將水與NaOH的圖像對比可知，NaOH溶液吸收CO2的能力明顯強于水，所以證明二者可以發生反應，正確；D、本實驗并沒有關注石灰水與CO2反應的現象，也就不能說明是否可用飽和澄清石灰水檢驗 CO2，錯誤；E、由曲線③可知，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的能力較強，故吸收 CO2用NaOH溶液較合適，正確。故選AD。