Question

【题目】某实验小组同学在探究二氧化碳性质实验时，将二氧化碳通入澄清石灰水，开始看到澄清石灰水变浑浊，继续通入二氧化碳结果又变澄清。小组同学查阅资料发现是因为沉淀CaCO3转变成了溶于水的Ca(HCO3)2，所以浑浊又变澄清，该小组同学对长时间向液中通入CO2反应后溶液中的溶质组成产生了浓厚的兴趣。

（提出问题）一定量CO2与NaOH溶液反应后溶质组成是什么?

（查阅资料）

①开始通入CO2，CO2与溶液反应的化学方程式为___________________________________；

②通入过量CO2，继续反应的方程式：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；

③Ca(OH)2与NaCO3、NaHCO3均能反应且有白色沉淀生成；

④较稀的CaCl2液能与Na2CO3溶液反应，而与NaHCO3液不反应；

⑤NaHCO3溶液显碱性。

（提出猜想）

I．溶质为NaOH和Na2CO3

Ⅱ．溶质为____________

Ⅲ．溶质为Na2CO3和NaHCO3

Ⅳ．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___________	有白色沉淀生成	猜想Ⅳ不成立
(3)将步骤(2)所得的混合物过滤，向滤液中滴加足量的__________，振荡	迅速冒气泡	猜想_____成立

（讨论交流）

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?___________(填“需要”或“不需要”)

（反思应用）

清石灰水变浑浊后再通入二氧化碳又会变澄清的原因是_______________________________(写化学方程式)

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O Na2CO3 较稀的CaCl2溶液 稀盐酸 Ⅲ 不需要 CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2

【解析】

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：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O；

提出猜想：

根据通入少量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可作出如下猜想：溶质为NaOH和Na2CO3；溶质为Na2CO3；溶质为NaHCO3和Na2CO3；溶质为NaHCO3。猜想Ⅱ.溶质为Na2CO3；

设计实验：

根据“较稀的CaCl2溶液能与Na2CO3溶液反应,而与NaHCO3溶液不反应”可知，若猜想IV不成立，则溶液中不存在NaHCO3，加入较稀的CaCl2溶液产生沉淀；较稀的CaCl2溶液能与Na2CO3溶液反应生成碳酸钙和氯化钠，步骤(2)中加入了过量的较稀的CaCl2溶液，步骤(2)所得的混合物中没有碳酸钠，碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，所以将步骤(2)所得的混合物过滤，向滤液中滴加足量的盐酸振荡，迅速产生气泡，步骤(2)所得的混合物中存在碳酸氢钠，猜想Ⅲ成立。因此：

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,向其中滴加过量的较稀的CaCl2溶液	有白色沉淀生成	猜想IV不成立
(3)将步骤(2)所得的混合物过滤,向滤液中滴加足量的盐酸振荡	迅速冒气泡	猜想Ⅲ成立

讨论交流：

氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液都是显碱性溶液，都能使酚酞试液变红色。实验步骤(1)是多余的，该实验设计是不需要；

反思应用：

根据以上分析可知，澄清石灰水变浑浊后再通入二氧化碳又会变澄清的原因是沉淀CaCO3转变成了溶于水的Ca(HCO)2，该反应的化学方程式为：CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2。