Question

15．某化學課外活動小組的同學在學習《化學》下冊77頁的資料卡片“石筍和鐘乳石的形成”時，發(fā)現(xiàn)難溶于水的CaCO₃當遇到溶有CO₂的水時，會反應生成溶解性較大的Ca（HCO₃）₂：【CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂】．聯(lián)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(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：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（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）溶質為NaOH和Na₂CO₃；
（2）溶質為Na₂CO₃；
（3）溶質是NaHCO₃、Na₂CO₃（填化學式）；
（4）溶質全都是NaHCO₃．
【設計實驗方案】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
�、儆迷嚬苋∩倭啃�燒杯中反應后的溶液，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
②將小燒杯中反應后剩下的溶液進行稱量，然后滴加過量的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

【得出結論】猜想（3）成立．
【討論交流】
（1）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？并說明理由不需要，因為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性．
（2）將實驗步驟②剩下混合物進行過濾（填操作名稱）、洗滌、干燥、稱量，發(fā)現(xiàn)所得沉淀質量等于步驟②中所稱量的溶液質量的十分之一，判斷氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳一段時間后，溶液中 Na₂CO₃的質量分數(shù)約為B．
A.4.26%   B.5.38%   C.3.43%.10%
【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(xiàn)象呢？請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)氫氧化鈉的化學性質：氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，據(jù)此進行分析解答．
【提出猜想】根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳反應原理進行猜想；
【設計實驗】根據(jù)堿性溶液能使無色酚酞試液變紅解答；根據(jù)碳酸鈉和氯化鋇產生碳酸鋇白色沉淀，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應；碳酸氫鈉和稀鹽酸產生二氧化碳氣體解答．
【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溶液反應產生碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】通入少量CO₂反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．通入過量CO₂，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（1）溶質為NaOH和Na₂CO₃；（2）溶質為Na₂CO₃；（3）溶質為NaHCO₃和Na₂CO₃；（4）溶質為NaHCO₃．
【設計實驗】
①用試管取少量小燒杯中反應后的溶液，滴加幾滴酚酞試液，溶液變紅色，該溶液顯堿性；
②取反應后溶液少許于試管中，向其中滴加過量的BaCl₂溶液，碳酸鈉和氯化鋇產生碳酸鋇白色沉淀，如果有白色沉淀生成，說明有碳酸鈉，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，故實驗步驟（1）是多余的．不需要；
（2）設生成碳酸鋇的質量為x，則碳酸鈉溶液的質量為10x，碳酸鈉的質量為y
Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，
106                      197
y                           x
$\frac{106}{y}=\frac{197}{x}$
x=$\frac{106x}{197}$
溶液中 Na₂CO₃的質量分數(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，通入過量二氧化碳后，碳酸鈣、二氧化碳、水進行反應，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；
【設計實驗】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
�、儆迷嚬苋∩倭啃�燒杯中反應后的溶液，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�燒杯中反應后剩下的溶液進行稱量，然后滴加過量的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；因為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性；
（2）過濾；B；
（3）石灰水先變渾濁，后又變回澄清．

點評 熟練掌握二氧化碳和氫氧化鈉的化學性質，能夠根據(jù)物質的性質設計實驗對物質進行鑒別，在學習中要注意培養(yǎng)自己設計實驗的能力．