Question

【题目】在化学课上老师向NaOH溶液通入CO2后无明显现象。

（提出问题）如何通过实验证明CO2与NaOH发生了反应?

（查阅资料）①碳酸钠溶液中滴加少量的稀盐酸，会先反应生成碳酸氢钠（Na2CO3+HCl＝NaHCO3+NaCl）。

②碳酸钠在二氧化碳过量的条件下继续与水和二氧化碳反应生成碱性较弱的碳酸氢钠。

（设计实验）（1）从反应物之一CO2消失的角度，某同学设计了如图所示的实验，打开活塞。向充满CO2的瓶中滴入NaOH溶液，一会儿后观察到的现象是_________，据此判断NaOH与CO2发生了化学反应。但上述实验还不足证明反应，其理由是_______，完善的方案是_______________________________。

（2）从生成物Na2CO3角度，经过讨论，分别设计了以下两个实验方案：

实验操作	实验现象	结论
方案一：向（1）所得的溶液中加入_______溶液	有白色沉淀产生	有新物质Na2CO3生成，发生反应。
方案二：向（1）所得的溶液中滴加过量稀盐酸	___________；

（反思评价）方案二滴加过量稀盐酸的原因是_________。

（实验拓展）该小组同学将过量的干冰放入氢氧化钠溶液中，利用数字化技术测定溶液pH值变化，如图所示，请用化学方程式回答下列问题：

（1）BC段变化原因可能是__________________________；

（2）CD段变化原因可能是__________________________。

Answer 1

【答案】 气球膨胀； 二氧化碳也可以与水反应使瓶内压强减小 做一个对比实验，将装置中分液漏斗里的液体换成水，同样操作，比较气球膨胀大小 氯化钙溶液（或氯化钡溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液） 产生大量气泡 碳酸钠溶液中如果滴加少量的稀盐酸，会反应生成碳酸氢钠，而没有现象，故要加入过量的稀盐酸，才能产生气体 BC段：过量的二氧化碳与碳酸钠反应产生了碱性较弱的碳酸氢钠 CD段：二氧化碳与水反应产生了碳酸导致溶液pH小于7

【解析】

（1）集气瓶内的气体减少，压强变小，在外界气压作用下，气球膨胀；二氧化碳能溶于水，也会导致瓶内压强减小；做对照实验；

（2）碳酸钠与氯化钙反应生成氯化钠和碳酸钙沉淀；碳酸盐能与盐酸反应产生二氧化碳气体；

盐酸不足时不会产生二氧化碳；

根据图像pH的变化趋势，根据物质的性质以及发生的化学反应分析解答。

（1）二氧化碳与氢氧化钠溶液反应后，瓶内压强减小，在外界大气压的作用下，气球膨胀；由于二氧化碳能溶于水，氢氧化钠溶液的水也能溶解一部分二氧化碳，故此方法不能证明发生了化学反应；因此应该设计一个对比试验，即将装置中分液漏斗里的液体换成水，同样操作，比较气球膨胀大小；

（2）能与碳酸钠溶液反应产生沉淀的一般是钙离子或钡离子，所以应该向（1）所得的溶液中加入氯化钙溶液（或氯化钡溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液）；由于碳酸盐能与盐酸反应产生二氧化碳气体，所以向（1）所得的溶液中滴加过量稀盐酸的实验现象是产生大量气泡；

由于碳酸钠溶液中如果滴加少量的稀盐酸，会反应生成碳酸氢钠，而没有现象，故要加入过量的稀盐酸，才能产生气体，因此方案二滴加过量稀盐酸；

二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠或碳酸氢钠，根据图像可知BC段pH较小，但仍然大于7，溶液显碱性，因此变化原因可能是过量的二氧化碳与碳酸钠反应产生了碱性较弱的碳酸氢钠；CD段pH小于7，溶液显酸性，这是由于二氧化碳与水反应产生了碳酸导致溶液pH小于7。