Question

【题目】在自然界，溶有二氧化碳的雨水，会使石灰石构成的岩层部分溶解，使碳酸钙转变成可溶性的碳酸氢钙：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。当受热或压强突然减小时溶解的碳酸氢钙会分解重新变成碳酸钙沉：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞，由此形成的地貌一般称为喀斯特地貌。某学习小组针对这个问题联想到实验室检验 CO2 时，将气体通入澄清石灰水中。若长时间往澄清石灰水中通入 CO2 会产生什么样的现象呢？小组决定用小烧杯盛装一定量的氢氧化钠溶液并不断通入二氧化碳气体进行探究。

（提出问题）

氢氧化钠溶液中通入二氧化碳一段时间后，溶液中含有什么溶质？

（查阅资料）

（1）通入少量的二氧化碳时，NaOH 与 CO2 反应的化学方程式为：_______________。

（2）通入过量 CO2 时，反应的化学方程式为：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3。

（3）碳酸氢盐都能溶于水。

（4）NaHCO3 溶液显碱性，BaCl2 显中性。

（提出猜想）

（1）溶质为 NaOH 和 Na2CO3

（2）溶质为 Na2CO3

（3）溶质是_____（填化学式）

（4）溶质为 NaHCO3

（设计实验方案）

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）用试管取少量小烧杯中反应后的溶液，滴在几滴酚酞试液	溶液变红色	该溶液显碱性
（2）取反应后溶液少许于试管中，然后滴加过量的 BaCl2 溶液	有白色沉淀生成	猜想（4）不成立
（3）取步骤（2）中的上层清液，滴入稀盐酸	_____	猜想（1）和（2）不成立

（得出结论）猜想（3）成立。

（讨论交流）有同学提出实验步骤①是多余的。你认为该实验设计是否需要？并说明理 由____________。

（反思应用）

验证二氧化碳性质时，如果长时间向澄清石灰水中通入二氧化碳会看到什么样的现象呢？请你描述一下：_________。

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O Na2CO3、NaHCO3 有气泡冒出 不需要。因为无论溶质是哪种组合，都是显碱性溶液，都能使酚酞试液变红色，因此该实验设计没有必要。 溶液先变浑浊后変澄清

【解析】

查阅资料：

（1）通入少量的二氧化碳时，NaOH与CO2反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O。
提出猜想：

（1）二氧化碳少量，与部分氢氧化钠反应生成碳酸钠，溶液中溶质为NaOH、Na2CO3；

（2）二氧化碳恰好和氢氧化钠反应，溶液中溶质为Na2CO3；

（3）二氧化碳过量，NaOH与CO2反应生成碳酸钠和水，部分碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，溶液中溶质是Na2CO3、NaHCO3；

（4）二氧化碳过量，NaOH与CO2反应生成碳酸钠和水，碳酸钠全部反应生成碳酸氢钠，溶液中溶质全部是NaHCO3；

设计实验方案：

①用试管取少量小烧杯中反应后的溶液，滴在几滴酚酞试液，溶液变红色，说明溶液显碱性；

②取反应后溶液少许于试管中，然后滴加过量的 BaCl2 溶液，产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，因为钡离子只和碳酸根离子不能共存，和氢氧根、碳酸氢根离子都能共存；

③步骤②的上层清液中已经把碳酸根离子全部除去，取步骤②的上层清液，滴入稀盐酸，产生气泡，说明溶液中含有碳酸氢钠，碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳，故猜想（3）成立。

讨论交流：

实验步骤①是多余的，这是因为无论溶质是哪种组合，都是显碱性溶液，都能使酚酞试液变红色，因此该实验设计没有必要。

反思应用：

验证二氧化碳性质时，如果长时间向澄清石灰水中通入二氧化碳时，二氧化碳先和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，后碳酸钙和水、二氧化碳反应生成碳酸氢钙，观察到溶液先变浑浊后変澄清。