Question

【題目】某實驗小組同學在探究二氧化碳性質實驗時，將二氧化碳通入澄清石灰水，開始看到澄清石灰水變渾濁，繼續通入二氧化碳結果又變澄清。小組同學查閱資料發現是因為沉淀CaCO3轉變成了溶于水的Ca(HCO3)2，所以渾濁又變澄清。該小組同學對長時間向堿溶液中通入CO2反應后溶液中的溶質組成產生了濃厚的興趣。

（提出問題）一定量CO2與NaOH溶液反應后溶質組成是什么？

（查閱資料）①開始通入CO2，CO2與NaOH溶液反應的化學方程式為：______；

②通入過量CO2，繼續反應的方程式：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；

③Ca(OH)2與Na2CO3、NaHCO3均能反應且有白色沉淀生成；

④CaCl2與Na2CO3能反應且有白色沉淀生成，與NaHCO3不反應；

⑤NaHCO3溶液顯堿性。

（提出猜想）Ⅰ溶質為NaOH和Na2CO3

Ⅱ溶質為_______（填化學式）

Ⅲ溶質為Na2CO3和NaHCO3

IV溶質為NaHCO3

（設計實驗）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
（1）用玻璃棒蘸取反應后溶液，滴在pH試紙上	pH=9	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______	有白色沉淀生成	猜想IV不成立
（3）將步驟⑵所得的混合物過濾，向濾液中中滴加足量的____，振蕩	迅速冒氣泡	猜想______成立

（討論交流）有同學提出，實驗步驟⑴是多余的。你認為該實驗設計是否需要？______ （填“需要”或“不需要”）。

（反思應用）用化學方程式解釋澄清石灰水變渾濁后再通入過量二氧化碳又會變澄清的原因：__________。

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O Na2CO3 CaCl2溶液 稀鹽酸 Ⅲ 不需要 CaCO3+ H2O+CO2=Ca(HCO3)2

【解析】

[查閱資料]二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；
[提出猜想]氫氧化鈉和二氧化碳恰好完全反應時，溶質是碳酸鈉，當氫氧化鈉過量時，溶質是氫氧化鈉和碳酸鈉，恰好完全反應后，繼續通二氧化碳，會產生碳酸氫鈉，此時溶質是碳酸氫鈉和碳酸鈉，當碳酸鈉消耗完后，溶質是碳酸氫鈉。因此猜想Ⅱ中的溶質是Na2CO3；
[設計實驗]（2）由于有白色沉淀生成，說明加入的物質與溶質反應，猜想IV不成立，說明溶質不含碳酸氫鈉，題中提到CaCl2溶液能與Na2CO3溶液反應，而與NaHCO3溶液不反應，所以加入的物質是較稀的氯化鈣溶液；
（3）步驟（2）中加入過量的氯化鈣溶液，產生白色沉淀，消耗完了碳酸鈉，繼續加入物質有氣泡產生，說明溶質中含有碳酸氫鈉，加入的物質是稀鹽酸，結合步驟（2）和（3），可以得出猜想Ⅲ是成立的；

[討論交流]實驗步驟（1）是多余的，因為碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉溶液都顯堿性，pH都大于7；

[反思應用] 二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，繼續通入二氧化碳，又會發現其變澄清，是因為碳酸鈣與水、二氧化碳反應生成易溶于水的碳酸氫鈣，反應的方程式為
：CaCO3+CO2+H2O═Ca（HCO3）2。
故答案為：[查閱資料]2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；
[提出猜想]Na2CO3；
[設計實驗]（1）CaCl2溶液；（2）稀鹽酸；Ⅲ；（3）不需要； CaCO3+CO2+H2O═Ca（HCO3）2。