Question

10．某化学兴趣小组的同学在学习九年级《化学》下册中的资料卡片“石笋和钟乳石的形成”时，发现难溶于水的碳酸钙当遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂，联想到实验室中澄清石灰水与二氧化碳反应会生成碳酸钙：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O，对长时间向碱溶液中通入CO₂反应后溶液中的溶质组成产生了浓度的兴趣．
【提出问题】一定量CO₂与NaOH溶液反应后的溶质组成是什么？
【查阅资料】（1）通入少量CO₂反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（2）通入过量CO₂，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（3）碳酸氢盐都是可溶于水的．BaCO₃难溶于水．
（4）碳酸氢钠溶液呈碱性．
【提出猜想】（1）溶质为NaOH和Na₂CO₃；（2）溶质为Na₂CO₃；
（3）溶质为NaHCO₃和Na₂CO₃（填化学式）；（4）溶质为NaHCO₃．
【设计实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）用玻璃棒蘸取反应后溶液，滴在pH试纸上	pH=9	该溶液显碱性
（2）取反应后溶液少许于试管中，向其中滴加过量的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	有气泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【得出结论】猜想（3）成立．
【讨论交流】（1）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？不需要（填“需要”或“不需要”）．
（2）同学们又一次把目光投向了教材，发现遇热或压强变小时：Ca（HCO₃）₂=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，纷纷提出，干粉灭火器中用NaHCO₃灭火的反应原理与之相似，试写出NaHCO₃受热分解的化学方程式：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
【反思应用】（1）同学们回忆起实验室检验二氧化碳的情景，心想：如果向澄清石灰水中不断通入二氧化碳，会看到怎样的现象呢？请你描述一下：石灰水先变浑浊，后又变回澄清．
（2）老师投影图片-新化县的梅山龙宫，冷水江市的波月洞，涟源市的藏经阁，双峰县的药王洞…宛如人间仙境的美丽溶洞，竟然是文中两个简单的化学反应创造？!同学们不禁对大自然的鬼斧神工咋不决口，纷纷表示“娄底那么大，我想去看看”．

Answer 1

分析 【查阅资料】根据氢氧化钠的化学性质：氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，据此进行分析解答．
【提出猜想】根据氢氧化钠与二氧化碳反应原理进行猜想；
【设计实验】根据碳酸钠和氯化钡产生碳酸钡白色沉淀，碳酸氢钠与氯化钡不反应；碳酸氢钠和稀盐酸产生二氧化碳气体解答．
【讨论交流】（1）根据氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠溶液都为碱性解答；
（2）酸氢钠不稳定受热分解生成碳酸钠和二氧化碳、水．
（3）二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，生成的碳酸钙继续与二氧化碳反应能生成碳酸氢钙，形成均一、稳定的混合物．

解答 解：
【查阅资料】CO₂与NaOH溶液反应产生碳酸钠和水，反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】通入少量CO₂反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．通入过量CO₂，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（1）溶质为NaOH和Na₂CO₃；（2）溶质为Na₂CO₃；（3）溶质为2NaHCO₃和Na₂CO₃；（4）溶质为NaHCO₃．
【设计实验】
（1）用玻璃棒蘸取反应后溶液，滴在pH试纸上，pH=9，该溶液显碱性；
（2）取反应后溶液少许于试管中，向其中滴加过量的BaCl₂溶液，碳酸钠和氯化钡产生碳酸钡白色沉淀，如果有白色沉淀生成，猜想（4）不成立；
（3）取步骤（2）中的上层清液，滴入稀盐酸，有气泡冒出，说明有碳酸氢钠，猜想（1）和（2）不成立；
【讨论交流】（1）氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠溶液都为碱性，故实验步骤（1）是多余的．不需要；
（2）NaHCO₃不稳定，加热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳气体，反应的方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）将少量二氧化碳通入足量的澄清石灰水中，生成的不溶于水的碳酸钙悬浮在液体中，通入过量二氧化碳后，碳酸钙、二氧化碳、水进行反应，生成溶于水的碳酸氢钙，形成了均一、稳定的混合物，属于溶液．
答案：
【查阅资料】CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】（3）NaOH和Na₂CO₃；
【设计实验】

实验步骤	实验现象	实验结论
（1）用玻璃棒蘸取反应后溶液，滴在pH试纸上	pH=9	该溶液显碱性
（2）取反应后溶液少许于试管中，向其中滴加过量的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	有气泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【讨论交流】（1）不需要；
（2）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）石灰水先变浑浊，后又变回澄清．

点评 熟练掌握二氧化碳和氢氧化钠的化学性质，能够根据物质的性质设计实验对物质进行鉴别，在学习中要注意培养自己设计实验的能力．