Question

15．某化學(xué)課外活動(dòng)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)《化學(xué)》下冊(cè)77頁(yè)的資料卡片“石筍和鐘乳石的形成”時(shí)，發(fā)現(xiàn)難溶于水的CaCO₃當(dāng)遇到溶有CO₂的水時(shí)，會(huì)反應(yīng)生成溶解性較大的Ca（HCO₃）₂：【CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂】．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：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（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）碳酸氫鹽都是可溶于水的．BaCO₃難溶于水且是白色固體．
（4）Na₂CO₃、NaHCO₃溶液呈堿性，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NaHCO₃、Na₂CO₃（填化學(xué)式）；
（4）溶質(zhì)全都是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
�、儆迷嚬苋∩倭啃�燒杯中反應(yīng)后的溶液，滴加幾滴酚酞試液（填酸堿指示劑）	溶液變紅色	該溶液顯堿性
�、趯⑿�燒杯中反應(yīng)后剩下的溶液進(jìn)行稱量，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	有氣泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【得出結(jié)論】猜想（3）成立．
【討論交流】
（1）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)明理由不需要，因?yàn)闅溲趸�鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性．
（2）將實(shí)驗(yàn)步驟②剩下混合物進(jìn)行過(guò)濾（填操作名稱）、洗滌、干燥、稱量，發(fā)現(xiàn)所得沉淀質(zhì)量等于步驟②中所稱量的溶液質(zhì)量的十分之一，判斷氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時(shí)間后，溶液中 Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為B．
A.4.26%   B.5.38%   C.3.43%.10%
【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)你描述一下石灰水先變渾濁，后又變回澄清．

Answer 1

分析 【查閱資料】根據(jù)氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)：氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，據(jù)此進(jìn)行分析解答．
【提出猜想】根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)原理進(jìn)行猜想；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】根據(jù)堿性溶液能使無(wú)色酚酞試液變紅解答；根據(jù)碳酸鈉和氯化鋇產(chǎn)生碳酸鋇白色沉淀，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應(yīng)；碳酸氫鈉和稀鹽酸產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w解答．
【討論交流】（1）根據(jù)氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性解答；
（2）酸氫鈉不穩(wěn)定受熱分解生成碳酸鈉和二氧化碳、水．
（3）二氧化碳能和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，生成的碳酸鈣繼續(xù)與二氧化碳反應(yīng)能生成碳酸氫鈣，形成均一、穩(wěn)定的混合物．

解答 解：
【查閱資料】CO₂與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】通入少量CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．通入過(guò)量CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（1）溶質(zhì)為NaOH和Na₂CO₃；（2）溶質(zhì)為Na₂CO₃；（3）溶質(zhì)為NaHCO₃和Na₂CO₃；（4）溶質(zhì)為NaHCO₃．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
①用試管取少量小燒杯中反應(yīng)后的溶液，滴加幾滴酚酞試液，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，向其中滴加過(guò)量的BaCl₂溶液，碳酸鈉和氯化鋇產(chǎn)生碳酸鋇白色沉淀，如果有白色沉淀生成，說(shuō)明有碳酸鈉，猜想（4）不成立；
③取步驟②中的上層清液，滴入稀鹽酸，有氣泡冒出，說(shuō)明有碳酸氫鈉，猜想（1）和（2）不成立；
【討論交流】（1）氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性，故實(shí)驗(yàn)步驟（1）是多余的．不需要；
（2）設(shè)生成碳酸鋇的質(zhì)量為x，則碳酸鈉溶液的質(zhì)量為10x，碳酸鈉的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，
106                      197
y                           x
$\frac{106}{y}=\frac{197}{x}$
x=$\frac{106x}{197}$
溶液中 Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為$\frac{106x}{197×10x}$×100%≈5.38%
（3）將少量二氧化碳通入足量的澄清石灰水中，生成的不溶于水的碳酸鈣懸浮在液體中，通入過(guò)量二氧化碳后，碳酸鈣、二氧化碳、水進(jìn)行反應(yīng)，生成溶于水的碳酸氫鈣，形成了均一、穩(wěn)定的混合物，屬于溶液．
答案：
【查閱資料】CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】（3）NaHCO₃和Na₂CO₃；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
�、儆迷嚬苋∩倭啃�燒杯中反應(yīng)后的溶液，滴加幾滴 酚酞試液（填酸堿指示劑）	溶液變紅色	該溶液顯堿性
�、趯⑿�燒杯中反應(yīng)后剩下的溶液進(jìn)行稱量，然后滴加過(guò)量的BaCl2溶液	有 白色沉淀生成	猜想（4）不成立
�、廴〔襟E②中的上層清液，滴入稀鹽酸	有氣泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【討論交流】（1）不需要；因?yàn)闅溲趸�鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性；
（2）過(guò)濾；B；
（3）石灰水先變渾濁，后又變回澄清．

點(diǎn)評(píng) 熟練掌握二氧化碳和氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，能夠根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行鑒別，在學(xué)習(xí)中要注意培養(yǎng)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力．