Question

【題目】在化學(xué)課上老師向NaOH溶液通入CO2后無(wú)明顯現(xiàn)象。

（提出問(wèn)題）如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)?

（查閱資料）①碳酸鈉溶液中滴加少量的稀鹽酸，會(huì)先反應(yīng)生成碳酸氫鈉（Na2CO3+HCl＝NaHCO3+NaCl）。

②碳酸鈉在二氧化碳過(guò)量的條件下繼續(xù)與水和二氧化碳反應(yīng)生成堿性較弱的碳酸氫鈉。

（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）（1）從反應(yīng)物之一CO2消失的角度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)活塞。向充滿CO2的瓶中滴入NaOH溶液，一會(huì)兒后觀察到的現(xiàn)象是_________，據(jù)此判斷NaOH與CO2發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。但上述實(shí)驗(yàn)還不足證明反應(yīng)，其理由是_______，完善的方案是_______________________________。

（2）從生成物Na2CO3角度，經(jīng)過(guò)討論，分別設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
方案一：向（1）所得的溶液中加入_______溶液	有白色沉淀產(chǎn)生	有新物質(zhì)Na2CO3生成，發(fā)生反應(yīng)。
方案二：向（1）所得的溶液中滴加過(guò)量稀鹽酸	___________；

（反思評(píng)價(jià)）方案二滴加過(guò)量稀鹽酸的原因是_________。

（實(shí)驗(yàn)拓展）該小組同學(xué)將過(guò)量的干冰放入氫氧化鈉溶液中，利用數(shù)字化技術(shù)測(cè)定溶液pH值變化，如圖所示，請(qǐng)用化學(xué)方程式回答下列問(wèn)題：

（1）BC段變化原因可能是__________________________；

（2）CD段變化原因可能是__________________________。

Answer 1

【答案】 氣球膨脹； 二氧化碳也可以與水反應(yīng)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小 做一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將裝置中分液漏斗里的液體換成水，同樣操作，比較氣球膨脹大小 氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液） 產(chǎn)生大量氣泡 碳酸鈉溶液中如果滴加少量的稀鹽酸，會(huì)反應(yīng)生成碳酸氫鈉，而沒(méi)有現(xiàn)象，故要加入過(guò)量的稀鹽酸，才能產(chǎn)生氣體 BC段：過(guò)量的二氧化碳與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生了堿性較弱的碳酸氫鈉 CD段：二氧化碳與水反應(yīng)產(chǎn)生了碳酸導(dǎo)致溶液pH小于7

【解析】

（1）集氣瓶?jī)?nèi)的氣體減少，壓強(qiáng)變小，在外界氣壓作用下，氣球膨脹；二氧化碳能溶于水，也會(huì)導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減��；做對(duì)照實(shí)驗(yàn)；

（2）碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成氯化鈉和碳酸鈣沉淀；碳酸鹽能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w；

鹽酸不足時(shí)不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳；

根據(jù)圖像pH的變化趨勢(shì)，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)以及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)分析解答。

（1）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓的作用下，氣球膨脹；由于二氧化碳能溶于水，氫氧化鈉溶液的水也能溶解一部分二氧化碳，故此方法不能證明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；因此應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比試驗(yàn)，即將裝置中分液漏斗里的液體換成水，同樣操作，比較氣球膨脹大小；

（2）能與碳酸鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的一般是鈣離子或鋇離子，所以應(yīng)該向（1）所得的溶液中加入氯化鈣溶液（或氯化鋇溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液）；由于碳酸鹽能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，所以向（1）所得的溶液中滴加過(guò)量稀鹽酸的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是產(chǎn)生大量氣泡；

由于碳酸鈉溶液中如果滴加少量的稀鹽酸，會(huì)反應(yīng)生成碳酸氫鈉，而沒(méi)有現(xiàn)象，故要加入過(guò)量的稀鹽酸，才能產(chǎn)生氣體，因此方案二滴加過(guò)量稀鹽酸；

二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉或碳酸氫鈉，根據(jù)圖像可知BC段pH較小，但仍然大于7，溶液顯堿性，因此變化原因可能是過(guò)量的二氧化碳與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生了堿性較弱的碳酸氫鈉；CD段pH小于7，溶液顯酸性，這是由于二氧化碳與水反應(yīng)產(chǎn)生了碳酸導(dǎo)致溶液pH小于7。