Question

6．工业上制纯碱（Na₂CO₃）的其中一种方法是用NaOH溶液和适量CO₂气体反应制取，但是这种方法的缺点是当CO₂过量时，极易生成NaHCO₃，且无明显现象．
于是某实验小组同学设计了如下实验方案并在实验室尝试：
①将100克质量分数为40%NaOH等分成两份，分别盛放在烧杯A、B中．
②向A中通入过量CO₂气体，直到溶液不再吸收CO₂为止．
③将A、B两烧杯中的液体混合后蒸干．
（1）步骤②中发生反应的化学方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（2）步骤③中发生反应的化学方程式为NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，其中的NaHCO₃和NaOH能恰好完全反应，请分析恰好能完全反应的理由烧杯A、B中氢氧化钠的质量相等，所以由钠元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物质的量之比为1：1，故NaHCO₃和NaOH能恰好完全反应．
（3）已知NaHCO₃受热分解，反应方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，如果在工业上采用向NaOH溶液中通入过量CO₂后，再将溶液蒸干、灼烧的方法，该方法与实验小组同学所设计的方法相比，不足是既消耗过多能源，如果二氧化碳排放到空气中又会引起温室效应．

Answer 1

分析 （1）根据氢氧化钠和二氧化碳反应碳酸钠和水，生成的碳酸钠和过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠进行解答；
（2）根据烧杯A、B中氢氧化钠的质量相等，所以由钠元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物质的量之比为1：1进行解答；
（3）根据碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳，会浪费能源且生成的二氧化碳排放到空气中又会引起温室效应进行解答．

解答 解：（1）氢氧化钠和二氧化碳反应碳酸钠和水，生成的碳酸钠和过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠，所以步骤②中发生反应的化学方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；故填：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；
（2）烧杯A、B中氢氧化钠的质量相等，所以由钠元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物质的量之比为1：1，故NaHCO₃和NaOH能恰好完全反应；故填：烧杯A、B中氢氧化钠的质量相等，所以由钠元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物质的量之比为1：1，故NaHCO₃和NaOH能恰好完全反应；
（3）碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳，会浪费能源且生成的二氧化碳排放到空气中又会引起温室效应．故填：既消耗过多能源，如果二氧化碳排放到空气中又会引起温室效应．

点评 该题考查学生利用题干中已知给予的信息进行分析，然后进行实验方案的设计能力，是一道综合性开放性的题目；培养学生实验设计的思维和创新精神．