Question

2．某课外活动小组为探究CO₂与 NaOH溶液的反应，甲、乙、丙三位同学设计了下列三种实验装置，请回答下列问题：

（1）甲装置中CO₂与NaOH溶液（过量）反应的离子方程式CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（2）丙装置中，旋开分液漏斗活塞，观察到的实验现象是当NaOH溶液滴入锥形瓶之后，烧杯中的水倒吸入锥形瓶；
（3）甲、乙、丙同学设计的三个方案中，有一个方案在实际操作中安全性存在问题，该方案是乙；（填甲、乙或丙）
（4）区别Na₂CO₃和NaHCO₃中的阴离子，应选用下列试剂中的哪种？②（填编号）
①Ba（OH）₂②BaCl₂③稀盐酸
（5）实验室中若需用b L CO₂ （标准状况），现用含CaCO₃ a%石灰石与足量的盐酸反应，至少需要这种石灰石$\frac{10000b}{22.4a}$ g（用含a，b 的表达式）

Answer 1

分析 探究CO₂与过量的NaOH溶液确实发生了化学反应，
（1）甲装置中二氧化碳和过量氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水；
（2）氢氧化钠溶液和二氧化碳反应丙装置中气体压强减小，烧杯中水倒吸到丙中；
（3）二氧化碳恒温氢氧化钠反应，压强减小，气球增大可能会爆炸；
（4）依据碳酸根离子、碳酸氢根离子都和酸反应生成二氧化碳气体，碳酸钠和碳酸氢钠和氢氧化钡溶液都会生成碳酸钡白色沉淀，碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀，碳酸氢钠和氯化钡不反应；
（5）依据化学反应中碳元素守恒计算应用；

解答 解：（1）甲装置中CO₂与过量的NaOH反应生成碳酸钠和水，反应的离子方程式为：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
故答案为：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（2）丙装置中滴入氢氧化钠溶液，NaOH与CO₂反应，导致锥形瓶内压强降低，在大气压的作用下，烧杯中的水倒吸入锥形瓶
故答案：当NaOH溶液滴入锥形瓶之后，烧杯中的水倒吸入锥形瓶；
（3）甲、乙、丙同学设计的三个方案中，乙方案在实际操作中安全性存在问题，因为氢氧化钠滴入和二氧化碳反应后压强减小，气球会膨胀，有可能爆炸，
故答案为：乙； 
（4）①碳酸钠和碳酸氢钠与氢氧化钡反应都会生成碳酸钡沉淀，碳酸钠溶液中加入氢氧化钡溶液反应，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，氢氧化钡溶液加入碳酸氢钠溶液中反应生成沉淀，Ba²⁺+2OH^-+2HCO₃^-=BaCO₃↓+2H₂O+CO₃^2-，故①不符合；
②氯化钡溶液和碳酸钠反应生成白色沉淀，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，碳酸氢钠和氯化钡溶液不发生反应，故②符合；
③稀盐酸和碳酸钠、碳酸氢钠都发生反应分层二氧化碳气体，不能检验阴离子，故③不符合；
故答案为：②；
（5）实验室中若需用b L CO₂ （标准状况），物质的量=$\frac{bL}{22.4L/mol}$=$\frac{b}{22.4}$mol，依据碳元素守恒得到，碳酸钙物质的量为$\frac{b}{22.4}$mol，质量=$\frac{b}{22.4}$mol×100g/mol，现用含CaCO₃ a%石灰石与足量的盐酸反应，至少需要这种石灰石质量=$\frac{\frac{100b}{22.4}}{a%}$g=$\frac{10000b}{22.4a}$g，
故答案为：$\frac{10000b}{22.4a}$；

点评 本题考查了物质性质的实验设计和实验方法的应用，主要是二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应的产物实验分析方案和实验基本操作，装置中的压强变化是实验装置发生倒吸的原因，题目难度中等．