Question

[实验中的发现]：某化学兴趣小组在一次实验中发现：向澄清石灰水中通入CO₂时，开始时石灰水变浑，但一会儿，石灰水又变澄清．
[查阅资料]：
（1）．当二氧化碳通入澄清石灰水中，二氧化碳先与氢氧化钙反应：
CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
若继续通入二氧化碳，过量的二氧化碳会与碳酸钙、水反应，生成可溶于水的碳酸氢钙
CaCO₃+H₂O+CO₂═Ca（HCO₃）₂
（2）．氢氧化钠与氢氧化钙都属于碱，具有相似的化学性质．
[继续探究]：
该兴趣小组的同学向100g8%的NaOH溶液中通入CO₂一段时间后，低温蒸发结晶，得到白色固体，对该白色固体的成分进行探究．
[猜测]：甲同学认为该白色固体可能是NaOH与Na₂CO₃的混合物．你认为该固体还可能是

 

 或

 

或

 

．
[实验验证]：如果甲同学的结论是正确的，请你设计实验证明白色固体中存在NaOH，请将方案填入下表中：

实验操作	实验现象	结论

（3）乙同学称量所得白色固体的质量为13.7g，则白色固体的成分是

 

．

Answer 1

分析：根据二氧化碳通入氢氧化钙溶液中的反应信息可知，把二氧化碳逐渐通入氢氧化钠溶液中反应的原理是：二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠，当所有的氢氧化钠都转化为碳酸钠后，新通进的二氧化碳又与刚刚生成的碳酸钠反应生成碳酸氢钠．

解答：解：把二氧化碳通入氢氧化钠溶液中，二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，当所有的氢氧化钠都转化为碳酸钠后，若继续通入二氧化碳，则新通入的二氧化碳又与刚刚生成的碳酸钠反应生成碳酸氢钠．
所以得到的白色固体有三种可能：通入少量气体时得到的白色固体是生成的碳酸钠和剩余的氢氧化钠；当氢氧化钠恰好完全反应时为碳酸钠；当氢氧化钠反应完后，继续通少量气体，此时得到的白色固体是碳酸钠和碳酸氢钠；若此后继续通气体直到反应完全，则得到的白色固体是碳酸氢钠．
（2）如果甲同学的结论是正确的，请你设计实验证明白色固体中存在NaOH，可根据氢氧化钠的化学性质进行设计实验，氢氧化钠溶液能使无色酚酞试液变红，能遇硫酸铜溶液产生蓝色沉淀，要证明氢氧化钠首先要排除碳酸钠的干扰，先加入氯化钡溶液或氯化钙溶液使其转化成沉淀除去．
方案见下表

实验操作	实验现象	结论
取白色固体少许于试管中，加水充分溶解，加入足量的BaCl2溶液，振荡、静置后取上层清夜，加入CuSO4溶液	开始有白色沉淀产生，后来有蓝色沉淀产生	白色固体是NaOH与Na2CO3的混合物

（3）用极限值法去讨论：若氢氧化钠都转化为碳酸钠，设生成碳酸钠质量为x；若氢氧化钠都转化为碳酸氢钠，设生成的碳酸氢钠质量为y．
CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O       NaOH+CO₂=NaHCO₃
      80    106             40         84
   100g×8%  x            100g×8%     y
 

80

100g×8%

=

106

x

          

40

100g×8%

=

84

y

解得   x=10.6g                    y=16.8g
根据题意，最后白色固体的质量为13.7g，所以该白色固体是Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物．
故答案为：（1）碳酸钠或碳酸钠和碳酸氢钠或碳酸氢钠．
（2）方案见下表

实验操作	实验现象	结论
取白色固体少许于试管中，加水充分溶解，加入足量的BaCl2溶液，振荡、静置后取上层清夜，加入CuSO4溶液	开始有白色沉淀产生，后来有蓝色沉淀产生	白色固体是NaOH与Na2CO3的混合物

（3）Na₂CO₃与NaHCO₃的混合物．

点评：讨论多步反应的产物时用极限值法去做会方便很多，同学们需要灵活掌握该方法