Question

10．某化學興趣小組的同學在學習九年級《化學》下冊中的資料卡片“石筍和鐘乳石的形成”時，發(fā)現(xiàn)難溶于水的碳酸鈣當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂，聯(lián)想到實驗室中澄清石灰水與二氧化碳反應會生成碳酸鈣：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O，對長時間向堿溶液中通入CO₂反應后溶液中的溶質組成產(chǎn)生了濃度的興趣．
【提出問題】一定量CO₂與NaOH溶液反應后的溶質組成是什么？
【查閱資料】（1）通入少量CO₂反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（2）通入過量CO₂，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（3）碳酸氫鹽都是可溶于水的．BaCO₃難溶于水．
（4）碳酸氫鈉溶液呈堿性．
【提出猜想】（1）溶質為NaOH和Na₂CO₃；（2）溶質為Na₂CO₃；
（3）溶質為NaHCO₃和Na₂CO₃（填化學式）；（4）溶質為NaHCO₃．
【設計實驗】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
（1）用玻璃棒蘸取反應后溶液，滴在pH試紙上	pH=9	該溶液顯堿性
（2）取反應后溶液少許于試管中，向其中滴加過量的BaCl2溶液	有 白色沉淀生成	猜想（4）不成立
（3）取步驟（2）中的上層清液，滴入稀鹽酸	有氣泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【得出結論】猜想（3）成立．
【討論交流】（1）有同學提出，實驗步驟（1）是多余的．你認為該實驗設計是否需要？不需要（填“需要”或“不需要”）．
（2）同學們又一次把目光投向了教材，發(fā)現(xiàn)遇熱或壓強變小時：Ca（HCO₃）₂=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，紛紛提出，干粉滅火器中用NaHCO₃滅火的反應原理與之相似，試寫出NaHCO₃受熱分解的化學方程式：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
【反思應用】（1）同學們回憶起實驗室檢驗二氧化碳的情景，心想：如果向澄清石灰水中不斷通入二氧化碳，會看到怎樣的現(xiàn)象呢？請你描述一下：石灰水先變渾濁，后又變回澄清．
（2）老師投影圖片-新化縣的梅山龍宮，冷水江市的波月洞，漣源市的藏經(jīng)閣，雙峰縣的藥王洞…宛如人間仙境的美麗溶洞，竟然是文中兩個簡單的化學反應創(chuàng)造？!同學們不禁對大自然的鬼斧神工咋不決口，紛紛表示“婁底那么大，我想去看看”．

Answer 1

分析 【查閱資料】根據(jù)氫氧化鈉的化學性質：氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，據(jù)此進行分析解答．
【提出猜想】根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳反應原理進行猜想；
【設計實驗】根據(jù)碳酸鈉和氯化鋇產(chǎn)生碳酸鋇白色沉淀，碳酸氫鈉與氯化鋇不反應；碳酸氫鈉和稀鹽酸產(chǎn)生二氧化碳氣體解答．
【討論交流】（1）根據(jù)氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性解答；
（2）酸氫鈉不穩(wěn)定受熱分解生成碳酸鈉和二氧化碳、水．
（3）二氧化碳能和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，生成的碳酸鈣繼續(xù)與二氧化碳反應能生成碳酸氫鈣，形成均一、穩(wěn)定的混合物．

解答 解：
【查閱資料】CO₂與NaOH溶液反應產(chǎn)生碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】通入少量CO₂反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．通入過量CO₂，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（1）溶質為NaOH和Na₂CO₃；（2）溶質為Na₂CO₃；（3）溶質為2NaHCO₃和Na₂CO₃；（4）溶質為NaHCO₃．
【設計實驗】
（1）用玻璃棒蘸取反應后溶液，滴在pH試紙上，pH=9，該溶液顯堿性；
（2）取反應后溶液少許于試管中，向其中滴加過量的BaCl₂溶液，碳酸鈉和氯化鋇產(chǎn)生碳酸鋇白色沉淀，如果有白色沉淀生成，猜想（4）不成立；
（3）取步驟（2）中的上層清液，滴入稀鹽酸，有氣泡冒出，說明有碳酸氫鈉，猜想（1）和（2）不成立；
【討論交流】（1）氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液都為堿性，故實驗步驟（1）是多余的．不需要；
（2）NaHCO₃不穩(wěn)定，加熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳氣體，反應的方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）將少量二氧化碳通入足量的澄清石灰水中，生成的不溶于水的碳酸鈣懸浮在液體中，通入過量二氧化碳后，碳酸鈣、二氧化碳、水進行反應，生成溶于水的碳酸氫鈣，形成了均一、穩(wěn)定的混合物，屬于溶液．
答案：
【查閱資料】CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
【提出猜想】（3）NaOH和Na₂CO₃；
【設計實驗】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
（1）用玻璃棒蘸取反應后溶液，滴在pH試紙上	pH=9	該溶液顯堿性
（2）取反應后溶液少許于試管中，向其中滴加過量的BaCl2溶液	有 白色沉淀生成	猜想（4）不成立
（3）取步驟（2）中的上層清液，滴入稀鹽酸	有氣泡冒出	猜想（1）和（2）不成立

【討論交流】（1）不需要；
（2）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）石灰水先變渾濁，后又變回澄清．

點評 熟練掌握二氧化碳和氫氧化鈉的化學性質，能夠根據(jù)物質的性質設計實驗對物質進行鑒別，在學習中要注意培養(yǎng)自己設計實驗的能力．