Question

2．某同学拟用50mlNaOH溶液吸收CO₂气体制备Na₂CO₃溶液．为了防止通入的CO₂气体过量生产NaHCO₃，他设计了如下实验步骤：
①取25mL　NaOH溶液吸收过量的CO₂气体，至CO₂气体不再溶解；
②小心煮沸溶液1～2min；
③在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使溶液充分混合．
（1）他能否制得较纯净的Na₂CO₃？能．理由是NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O二者恰好完全反应．
（2）按他的设计，第①步实验装置如图所示．装置A使用的试剂是石灰石和盐酸溶液．可否使用纯碱代替石灰石？不能；装置B使用的试剂是饱和的NaHCO3溶液，作用是除去氯化氢气体．
（3）有人认为实验步骤②③的顺序对调，即先混合再煮沸更合理，你认为对吗？为什么？不对，过量的CO₂消耗NaOH，不能使NaHCO₃全部转化为Na₂CO₃．

Answer 1

分析 氢氧化钠与而足量二氧化碳的反应：NaOH+H₂O+CO₂=NaHCO₃，
NaHCO₃与氢氧化钠反应：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
（1）根据碳酸氢钠与氢氧化钠反应恰好1：1反应生成碳酸钠；
（2）相同质量的石灰石和碳酸钠，碳酸钠的接触面积大，所以反应速率快，不利于二氧化碳的吸收；石灰石与盐酸为放热反应，盐酸挥发出氯化氢气体，制得的二氧化碳气体中有氯化氢，B装置选择碳酸氢钠除去氯化氢气体；
（3）如果实验步骤②③的顺序对调，溶液中溶解了部分二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钠反应，使氢氧化钠的量减少，混合液中碳酸氢钠和氢氧化钠的物质的量不相等，所以不能恰好完全反应生成碳酸钠．

解答 解：（1）氢氧化钠和过量二氧化碳反应生成碳酸氢钠，生成的碳酸氢钠的物质的量与氢氧化钠 的物质的量相等，且碳酸氢钠与氢氧化钠反应恰好1：1反应生成碳酸钠，所以能；
故答案为：能；NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O二者恰好完全反应；
（2）碳酸钠是粉末状的固体，相同质量的石灰石和碳酸钠，碳酸钠的接触面积大，所以反应速率快，不利于二氧化碳的吸收，所以不能；该反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度升高，盐酸具有挥发性，所以生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，为了除去二氧化碳中的氯化氢气体又不引进新的杂质，用饱和的碳酸氢钠溶液吸收氯化氢；
故答案为：不能；饱和的NaHCO₃溶液；除去氯化氢气体；
（3）如果实验步骤②③的顺序对调，溶液中溶解了部分二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钠反应，使氢氧化钠的量减少，混合液中碳酸氢钠和氢氧化钠的物质的量不相等，所以不能恰好完全反应生成碳酸钠，所以不对；
故答案为：不对，过量的CO₂消耗NaOH，不能使NaHCO₃全部转化为Na₂CO₃．

点评 考查学生对于实验方案的理解、实验装置的理解、试剂的选择、难度中等，（2）中试剂的选择为易错点，容易选择碳酸钠溶液，注意碳酸钠可以吸收二氧化碳和反应与物质量的关系．