Question

13．二氧化碳捕捉与封存技术是实现室温气体减排的重要途径之一，科学家利用NaOH溶液喷淋“捕捉”空气中的二氧化碳．

（1）二氧化碳的电子式是．
（2）NaOH溶液喷成雾状的目的是增大气液反应物的接触面积，加快反应速率，提高二氧化碳的吸收率．
（3）若使用800mL1.0mol/LNaOH溶液吸收11.2L（标准状况）的CO₂．
①反应的离子方程式是5CO₂+8OH^-=3CO₃^2-+2HCO₃^-+3H₂O．
②用所得溶液中的n（CO₃^2-）、n（H₂CO₃）、n（H⁺）、n（OH^-）这四个物理量建立一个代数式，使其值为0.3mol，即n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）等于0.3mol．
（4）该流程中可循环利用的物质有CaO、NaOH．
（5）某学习小组对碳酸钠和碳酸氢钠溶液进行了实验研究：

实验序号	实验操作	实验现象
步骤 I	分别取等体积、等物质的量浓度的碳酸钠和碳酸氢铵溶液，滴加酚酞试液	两份溶液均变为红色
步骤 II	加热两份溶液	溶液颜色均变深
步骤 III	将上述两份溶液恢复到室温	碳酸钠溶液颜色恢复为原来的深浅；碳酸氢钠溶液的颜色也变浅，但比原先要深

①步骤 I中，碳酸钠溶液的颜色较深，理由是碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子．
②加热碳酸钠溶液，红色变深的原因是升高温度，促进碳酸根离子的水解．
③加热碳酸氢钠溶液，溶液颜色也加深，除与碳酸钠相似的原因外，还可能有的原因是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（用化学方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳中存在两个碳氧双键；
（2）NaOH溶液喷成雾状的目的是增大气体与液体的接触面积；
（3）①根据物质的量之比等于计量数之比，结合电荷守恒配平方程式；
②溶液中n（Na⁺）=0.8mol，n（CO₃^2-）+n（H₂CO₃）+n（HCO₃^-）=0.5mol，结合电荷守恒分析；
（4）用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳生成碳酸钠和水，氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，碳酸钙高温分解生成氧化钙、二氧化碳，CaO与水反应生成碳酸钙；
（5）碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠，其溶液的碱性比碳酸氢钠强；水解反应属于吸热反应，升高温度促进水解；碳酸氢钠受热能分解生成碳酸钠．

解答 解：（1）二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为：；
故答案为：；
（2）NaOH溶液喷成雾状能增大气体与液体的接触面积，加快反应速率，使二氧化碳被充分吸收；
故答案为：增大气液反应物的接触面积，加快反应速率，提高二氧化碳的吸收率；
（3）①使用800mL1.0mol/LNaOH溶液吸收11.2L（标准状况）的CO₂，NaOH的物质的量为0.8mol，CO₂的物质的量为0.5mol，二者反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，其反应的离子方程式为：5CO₂+8OH^-=3CO₃^2-+2HCO₃^-+3H₂O；
故答案为：5CO₂+8OH^-=3CO₃^2-+2HCO₃^-+3H₂O；
②溶液中n（Na⁺）=0.8mol，n（CO₃^2-）+n（H₂CO₃）+n（HCO₃^-）=0.5mol，溶液中电荷守恒为：n（Na⁺）+n（H⁺）=2n（CO₃^2-）+n（HCO₃^-）+n（OH^-），
则n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）=0.3mol；
故答案为：n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）；
（4）用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳生成碳酸钠和水，氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，碳酸钙高温分解生成氧化钙、二氧化碳，CaO与水反应生成碳酸钙，故整个流程中，循环利用的物质是氢氧化钠溶液和生石灰；
故答案为：CaO、NaOH；
（5）①碳酸钠在水溶液中存在两步水解，碳酸氢钠只有一步水解，碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠，其溶液的碱性比碳酸氢钠强，所以碳酸钠溶液的颜色较深；
故答案为：碳酸钠；碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子；
②水解反应属于吸热反应，升高温度促进水解，溶液的碱性增强，溶液颜色加深；
故答案为：升高温度，促进碳酸根离子的水解；
③碳酸氢钠受热能分解生成碳酸钠，溶液的碱性增强，其分解方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

点评 本题考查了物质性质探究方案设计，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和分析能力，注意把握碳酸盐的性质以及物料守恒和电荷守恒的应用方法．