Question

【題目】在自然界，溶有二氧化碳的雨水，會(huì)使石灰石構(gòu)成的巖層部分溶解，使碳酸鈣轉(zhuǎn)變成可溶性的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。當(dāng)受熱或壓強(qiáng)突然減小時(shí)溶解的碳酸氫鈣會(huì)分解重新變成碳酸鈣沉：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O。由于石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)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(tài)、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(xué)習(xí)小組針對(duì)這個(gè)問(wèn)題聯(lián)想到實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn) CO2 時(shí)，將氣體通入澄清石灰水中。若長(zhǎng)時(shí)間往澄清石灰水中通入 CO2 會(huì)產(chǎn)生什么樣的現(xiàn)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?xì)怏w進(jìn)行探究。

（提出問(wèn)題）

氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時(shí)間后，溶液中含有什么溶質(zhì)？

（查閱資料）

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

（2）通入過(guò)量 CO2 時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)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(zhì)為 NaOH 和 Na2CO3

（2）溶質(zhì)為 Na2CO3

（3）溶質(zhì)是_____（填化學(xué)式）

（4）溶質(zhì)為 NaHCO3

（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
（1）用試管取少量小燒杯中反應(yīng)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(yīng)后溶液少許于試管中，然后滴加過(guò)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(jié)論）猜想（3）成立。

（討論交流）有同學(xué)提出實(shí)驗(yàn)步驟①是多余的。你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否需要？并說(shuō)明理 由____________。

（反思應(yīng)用）

驗(yàn)證二氧化碳性質(zhì)時(shí)，如果長(zhǎng)時(shí)間向澄清石灰水中通入二氧化碳會(huì)看到什么樣的現(xiàn)象呢？請(qǐng)你描述一下：_________。

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O Na2CO3、NaHCO3 有氣泡冒出 不需要。因?yàn)闊o(wú)論溶質(zhì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)，NaOH與CO2反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)生成碳酸鈉，溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na2CO3；

（2）二氧化碳恰好和氫氧化鈉反應(yīng)，溶液中溶質(zhì)為Na2CO3；

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

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

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

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

②取反應(yīng)后溶液少許于試管中，然后滴加過(guò)量的 BaCl2 溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明溶液中含有碳酸鈉，因?yàn)殇^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(jīng)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(chǎn)生氣泡，說(shuō)明溶液中含有碳酸氫鈉，碳酸氫鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水、二氧化碳，故猜想（3）成立。

討論交流：

實(shí)驗(yàn)步驟①是多余的，這是因?yàn)闊o(wú)論溶質(zhì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)沒有必要。

反思應(yīng)用：

驗(yàn)證二氧化碳性質(zhì)時(shí)，如果長(zhǎng)時(shí)間向澄清石灰水中通入二氧化碳時(shí)，二氧化碳先和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，后碳酸鈣和水、二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈣，觀察到溶液先變渾濁后変澄清。