Question

【题目】某校化学兴趣小组欲探究 CO2 与 NaOH 溶液反应后的溶质组成。

（查阅资料）20℃时，几种物质在水中的溶解度（S）：

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

（实验探究Ⅰ）

实验一：取两只充满 CO2 的矿泉水瓶，分别加入50mL 的水和等体积的 NaOH 溶液，立即拧紧瓶盖， 实验如图，充分振荡。瓶子变瘪程度 A______B（填 “＞”“=”“＜”）。

实验二：验证 B 瓶中反应生成了 Na2CO3：取少量 B 瓶中的溶液，滴加过量 BaCl2 的溶液，有白色沉淀生成，静置。

（1）该反应的化学方程式为______。

（2）实验中不宜将 BaCl2 溶液换成 CaCl2 溶液，原因是______。

实验三：取少量实验二中的上层清液，滴入几滴酚酞。

（3）溶液变红色。说明清液中还有 NaOH。

（4）实验二中必须加入过量的 BaCl2 溶液，理由是______。

（实验探究Ⅱ）

（查阅资料）

（1）本实验条件下，NaOH 溶液、Na2CO3 溶液和NaHCO3 溶液的 pH 分别约为 14.0、12.0和 8.5。

（2）将 CO2 通入少量的澄清石灰水中，溶液变浑浊，继续通 CO2 气体，浑浊逐渐消失， 其消失过程中发生的反应为：CaCO3 + H2O + CO2 =Ca（HCO3）2

（提出猜想）过量 CO2 与 NaOH 溶液反应后的溶质中还可能含有______（填化学式）。

（进行实验）小明在老师的帮助下利用数字传感器完成了以下实验。室温（约 20℃）下， 将 8gNaOH 溶于 190g 水中，然后向其中持续通入二氧化碳气体，同时用数字传感器测定溶液的 pH 变化，所得数据如图 2 所示。

（得出结论）

（1）实验中，用“分液漏斗”而不用“长颈漏斗”的原因是______；

（2）根据资料和图像判断：M点溶质应为______（填化学式）；

（反思交流）

（1）经多次重复实验，所得实验结果基本一致。实验过程中发现 18min 后溶液的 pH 基本不再变化，则此时烧杯内______（填“有”或“无”）晶体析出，原因是______。

（2）待 pH 不再变化后，取适量溶液，向其中滴加几滴稀盐酸，立即产生气泡，该反应的化学方程式为_______。

Answer 1

【答案】＜ 氯化钙溶液容易和没有反应完的 NaOH 得到微溶的 Ca（OH）2，出现白色沉淀，无法证明碳酸钠的生成 除去所有的 Na2CO3 NaHCO3 分液漏斗可以控制反应速率，得到平稳的 CO2 气流 NaOH、Na2CO3 无 产生的 NaHCO3 并未超过溶解度，不会有晶体析出

【解析】

实验探究Ⅰ：

实验一：二氧化碳能溶于水且与水反应生成碳酸，二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，瓶子内二氧化碳减少，压强减小，两个瓶子会变瘪，氢氧化钠吸收的二氧化碳较多，故瓶子变瘪程度 A＜B；

实验二：（1）碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钠，该反应的化学方程式为：；

（2）如果用氯化钙，钙离子能与氢氧根结合成氢氧化钙，氢氧化钙微溶于水，生成比较多氢氧化钙时，也会出现白色沉淀，会干扰试验结果的判断，无法验证碳酸钠的生成，故填：氯化钙溶液容易和没有反应完的 NaOH 得到微溶的 Ca(OH)2，出现白色沉淀，无法证明碳酸钠的生成；

实验三：碳酸钠溶液呈碱性，也能使无色酚酞变红，所以验证 NaOH 时必须要保证碳酸钠被完全除去，因此必须加入过量的氯化钡，故填：除去所有的Na2CO3；

实验探究Ⅱ：

提出猜想：过量二氧化碳能与碳酸钙、水反应生成碳酸氢钙，故过量二氧化碳可能与碳酸钠、水反应生成碳酸氢钠，故填： NaHCO3；

得出结论：（1）题目要求持续通入二氧化碳，绘制时间关系图，所以需要控制反应气流速度，分液漏斗可以通过控制药品的滴加速率，从而控制反应速率，从而得到平稳的二氧化碳气流，故填：分液漏斗可以控制反应速率，得到平稳的 CO2 气流；

（2）由图可知，M点pH约为13，由资料可知，NaOH 溶液、Na2CO3 溶液的 pH 分别约为 14.0、12.0，故此时，氢氧化钠与二氧化碳反应生成了碳酸钠，但是氢氧化钠未完全反应，故M点溶质应为：NaOH、Na2CO3；

反思交流：18min 时，pH已经基本不再变化，说明此时反应已经全部结束，所以 NaOH 均已经反应生成了碳酸氢钠，根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和质量不变，故氢氧化钠中的钠元素全部转化到了碳酸氢钠中，氢氧化钠中钠元素的质量为：，故生成碳酸氢钠的质量为

20℃时，NaHCO3 的溶解度为9.6g，即100g水中最多能溶解9.6g碳酸氢钠，故190g 水中最多能溶解18.24g碳酸氢钠，16.8g没有超过溶解度，不会析出，故填：无；产生的 NaHCO3 并未超过溶解度，不会有晶体析出

（2）pH 不变后，溶质为 NaHCO3，碳酸氢钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：。