Question

【题目】氢氧化钠露置在空气中会与二氧化碳反应而变质

（提出问题）二氧化碳与氢氧化钠溶液反应没有明显现象，从哪些视角可以证明 CO2 与NaOH 溶液发生了反应？

（作出猜想）猜想一：从生成物的视角；猜想二：从_________的视角；猜想三：从能量变 化的视角……

（实验探究 1）第一组同学分别取反应后的溶液少许于试管中，按如下四种方案实验：

A．滴加酚酞试液，若变红则说明没发生反应；

B．滴加 BaCl2 溶液，若有白色沉淀生成，则说明发生了反应；

C．滴加澄清石灰水，若有白色沉淀生成，则说明发生了化学反应；

D．滴加足量的稀盐酸，若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则说明发生了反应。

①该小组同学通过讨论，一致认为_____方案是不正确的，原因是_____。

②若方案 B 正确，请写出此方案涉及的化学反应方程式_____。

（实验探究 2）第二组同学利用压强传感器和 CO2 传感器设计了如图甲、乙两个实验装置， 并进行实验，得到了压强随时间变化的曲线(如图丙)

①设计图乙实验的目的是 _______________________________________________________ 。

②图丙中曲线______(填 I 或者 II)表示 CO2 和 NaOH 溶液的反应。

（实验探究 3）化学反应常常伴随着能量的变化，第三组同学利用温度传感器获得了实验过 程中温度随时间变化的曲线(如图丁)，曲线 III 为 CO2 与 NaOH 溶液的反应，曲线 IV 为 CO2 与水的反应。由此证明 CO2 与 NaOH 反应是_____反应(填：“吸热”、“放热”)

（拓展延伸）查阅资料，Na2CO3 溶液与 CO2 也会发生反应：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3

当 10g8%的 NaOH 溶液通入一定体积的 CO2 后，所得溶液中的溶质是 Na2CO3 和 NaHCO3， 则参加反应的 CO2 的体积范围_____(该状况下，CO2 的密度为 2g/L)

（实验探究 4）第四组同学对二氧化碳的性质再探究。实验步骤如下：

(1)图 1 所示装置的气密性良好，三个 250mL 的烧瓶内收集满 CO2 气体，三个注射器内各 装有 85mL 的液体(分别是水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠溶液)。连接好装置和压强传感 器。

(2)三位同学同时迅速将注射器内 85mL 的液体(水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠溶液)注入各自 烧瓶中，关闭活塞。

(3)一段时间后，三位同学同时振荡烧瓶。观察烧 瓶内气压随时间变化的曲线(如图 2)

①导致曲线 1 中 CD 段气压急速减小的操作是___________。在不改变装置和药品的情 况下，进一步降低 E 点的方法是_________ 。

②曲线 2 中发生的反应方程式为______________________________ 。

③曲线 2 与曲线 3 差异较大的原因是__________ 。

④对比曲线 1、2、3，不能得出的结论是__________(填序号)。

A．CO2 能与水发生反应

B．1 体积水约溶解 1 体积 CO2；

C．CO2 能与 NaOH 溶液发生反应

D．检验 CO2 用饱和澄清石灰水较合适

E．吸收 CO2 用 NaOH 溶液较合适

Answer 1

【答案】 反应物 A NaOH 溶液与 CO2 反应生成的 Na2CO3 溶液也显碱性，也能使酚酞试液变红，无法证明 NaOH 消失 BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl 作对照，排除水对实验的干扰 Ⅱ 放热 0.22L< V <0.44L 振荡烧瓶 使烧瓶中气体进一步降温 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2 溶解度小，饱和石灰水中 Ca(OH)2 的浓度明显小于 40%NaOH 溶液中 NaOH 的浓度，影响了 CO2 的吸收 AD

【解析】【作出猜想】根据从反应物的角度分析解答；【实验探究 1】①根据碳酸钠溶液显碱性能使酚酞溶液变红；②根据氯化钡溶液与碳酸钠溶液反应生成碳酸钡和氯化钠解答；【实验探究 2】①根据对比实验分析解答；根据二氧化碳与氢氧化钠溶液反应压强降低解答；【实验探究 3】根据图中信息解答；【拓展延伸】根据反应的化学方程式分析解答；【实验探究 4】(3) ①根据题中信息分析解答；②根据水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的能力分析解答；③根据氢氧化钙的溶解度较小分析解答；④根据图中压强的变化分析解答。【作出猜想】猜想二：从反应物的视角；【实验探究 1】①该小组同学通过讨论，一致认为A方案是不正确的，原因是NaOH 溶液与 CO2 反应生成的 Na2CO3 溶液也显碱性，也能使酚酞试液变红，无法证明 NaOH 消失；②氯化钡溶液与碳酸钠溶液反应生成碳酸钡和氯化钠，反应的化学方程式为BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl；【实验探究 2】①设计图乙实验的目的是作对照，排除水对实验的干扰；②二氧化碳与氢氧化钠溶液反应压强降低，故图丙中曲线Ⅱ表示 CO2 和NaOH 溶液的反应；【实验探究 3】由题中信息可知曲线 III为 CO2 与 NaOH 溶液的反应，由曲线 III可知，二氧化碳与氢氧化钠反应后温度升高，由此证明 CO2 与 NaOH 反应是放热反应；【拓展延伸】分析两步反应的方程式：2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O、 Na2CO3+ H2O + CO2=2 NaHCO3，每 0.8gNaOH 消耗 0.44g CO2可恰好完全反应生成Na2CO3， 若又有 0.44gCO2可恰好完全反应生成 NaHCO3。由于最终得到的溶液中同时存在 Na2CO3 和 NaHCO3，可得 CO2的质量介于 0.44g~0.88g 之间，除以密度即可得体积范围为0.22L< V <0.44L；【实验探究 4】(3) ①个烧瓶中的压强，都是先急剧增大（这是由于液体突然加入，装置内气体迅速被压缩），随后逐渐减小（由于CO2气体逐渐被液体吸收）。对于CD段，气压迅速下降，说明某操作加速了气体被吸收的速率，考虑反应速率的影响因素和题目提示，这种操作极有可能为振荡烧瓶，增大气体和液体之间的接触面积；由图中可以看出，E点与D点基本相平，不改变装置和药品，要使E进一步降低，可以考虑气体压强的其他影响因素，也就是温度，因此可以降低烧瓶内气体的温度；②水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的能力依次增强。故曲线2表示二氧化碳与氢氧化钙溶液的反应，反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；③曲线2与曲线3差异较大的原因是Ca(OH)2 溶解度小，饱和石灰水中 Ca(OH)2 的浓度明显小于 40%NaOH 溶液中 NaOH 的浓度，影响了 CO2 的吸收；④A、通过实验只能得出，水可以吸收一定量 CO2，但由于没有探究新物质生成，无法证明究竟是二氧化碳溶于水还是与水反应，错误；B、加入了 85mL 水，最终气压与开始时基本没有改变，说明大约有 85mLCO2被吸收，正确；C、将水与NaOH的图像对比可知，NaOH溶液吸收CO2的能力明显强于水，所以证明二者可以发生反应，正确；D、本实验并没有关注石灰水与CO2反应的现象，也就不能说明是否可用饱和澄清石灰水检验 CO2，错误；E、由曲线③可知，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的能力较强，故吸收 CO2用NaOH溶液较合适，正确。故选AD。