Question

CO₂和NaOH的反應是一個很基本的化學反應，有很多的實驗方法可以通過觀察到的明顯現象說明CO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應．現提供如下實驗用品：集氣瓶、燒瓶、分液漏斗、長頸漏斗、導管、橡皮管、彈簧夾、燒杯、量筒、水、CO₂氣體、NaOH溶液以及你認為所能用到的儀器和藥品．現有五位同學設計了如圖1所示的A～E五個裝置，試回答：

（1）對圖1中的A，當將分液漏斗中的NaOH溶液滴入燒瓶時，如果看到水槽中的水被吸入到燒瓶中，則證明CO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應．請寫出此過程中NaOH溶液與CO₂可能發(fā)生的反應離子方程式：

 

、

 

；對于B裝置，要證明CO₂與NaOH發(fā)生了反應，具體的操作和出現的現象是：

 

；對于C裝置，打開分液漏斗活塞，滴入氫氧化鈉后，可以看到的現象是：

 

．
（2）如圖2是實驗室制取CO₂的裝置．該裝置還可用于實驗室制取許多氣體，請?zhí)畋碚f明（必須填滿）：

制取氣體	X中試劑	Y中藥品或試劑

（3）將標準狀況下一定體積的CO₂氣體緩慢通入VL NaOH溶液中，結果CO₂和NaOH均無剩余．在反應后的溶液中加入足量的澄清石灰水得到W g沉淀．據以上數據能否確定CO₂的體積？若能，請列式表示．若不能，還需做什么實驗？簡要說明并運用實驗測得的數據列式表示：

 

．

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）當CO₂與NaOH的物質的量比小于等于1：2時，由反應CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，當二氧化碳與NaOH的物質的量比大于等于1：1時，發(fā)生CO₂+NaOH═NaHCO₃，對圖1中的A，當將分液漏斗中的NaOH溶液滴入燒瓶時，先發(fā)生CO₂+NaOH═NaHCO₃，后發(fā)生NaOH+NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O；從CO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應后，CO₂的減少導致壓強的減小或氣泡的減少角度思考，對于B裝置，要證明CO₂與NaOH發(fā)生了反應，拔下塞子，反應容器中氣體壓強減小，溶液進入試管，對于C裝置，二氧化碳和氫氧化鈉反應，a瓶中氣體壓強減小，b瓶中NaOH溶液不能排入燒杯中；
（2）實驗室制取二氧化碳用大理石和稀鹽酸反應，不需加熱，凡固液在常溫下能制取氣體的反應都可用該裝置，據此分析解答；
（3）將標準狀況下一定體積的CO₂氣體緩慢通入VL NaOH溶液中，結果CO₂和NaOH均無剩余，轉化成了碳酸鹽或碳酸氫鹽，在反應后的溶液中加入足量的澄清石灰水，二氧化碳中的碳元素轉化到了碳酸鈣中，根據碳酸鈣的質量可以求出二氧化碳的質量．

解答： 解：（1）二氧化碳能與氫氧化鈉發(fā)生反應，但沒有明顯的現象．可以通過設計不同的實驗來驗證二氧化碳確實與氫氧化鈉發(fā)生了反應，從CO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應后，CO₂的減少導致壓強的減小或氣泡的減少角度思考，對圖1中的A，當將分液漏斗中的NaOH溶液滴入燒瓶時，因燒瓶中二氧化碳過量，所以先發(fā)生CO₂+NaOH═NaHCO₃，其離子反應為：CO₂+OH^-=HCO₃^-；再滴入氫氧化鈉NaOH+NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O，其離子反應為：HCO₃^-+OH^-=CO₃²⁺+H₂O，對于B裝置，要證明CO₂與NaOH發(fā)生了反應，
拔下塞子，二氧化碳與水槽中的氫氧化鈉反應，試管內壓強減小，溶液進入試管；對于C裝置，打開分液漏斗活塞，滴入氫氧化鈉后，二氧化碳與氫氧化鈉反應，試管內壓強減小，所以b瓶中NaOH溶液不能排入燒杯中，因a瓶壓強減小，b瓶壓強減小，有氣泡產生，
故答案為：CO₂+OH^-=HCO₃^-；HCO₃^-+OH^-=CO₃²⁺+H₂O；拔下塞子，溶液進入試管；b瓶中NaOH溶液不能排入燒杯中，有氣泡產生；
（2）石灰石與鹽酸反應制取二氧化碳時會生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 鹽酸是液體，石灰石是固體，反應條件是常溫，故固液在常溫下能制取氣體的反應都可用該裝置，符合條件的主要有以下幾種：碳化鈣與食鹽水反應制備乙炔，該反應為CaC₂+2H₂O=Ca（OH）₂+C₂H₂↑，雙氧水在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；濃氨水與氧化鈣（或堿石灰、氫氧化鈉固體CaO+NH₃?H₂O=Ca（OH）₂+NH₃↑等，
故答案為：

制取氣體	X中試劑	Y中藥品或試劑
乙炔	飽和食鹽水（或水）	碳化鈣
氧氣	雙氧水	二氧化錳
氨氣	濃氨水	氧化鈣（或堿石灰、氫氧化鈉固體）
二氧化硫	濃硫酸	亞硫酸鈉
氯化氫	濃鹽酸	濃硫酸
氯氣	濃鹽酸（或高錳酸鉀溶液）	高錳酸鉀溶液（或濃鹽酸）
硫化氫	稀硫酸（或稀鹽酸）	硫化亞鐵

（3）將標準狀況下一定體積的CO₂氣體緩慢通入VL NaOH溶液中，結果CO₂和NaOH均無剩余，可能發(fā)生CO₂ +2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、CO₂ +H₂O+Na₂CO₃ =2NaHCO₃，在反應后的溶液中加入足量的澄清石灰水NaHCO₃+Ca（OH）₂=NaOH+CaCO₃↓+H₂O，Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，所以二氧化碳中的碳元素轉化到了碳酸鈣中，所以據以上數據能否確定CO₂的體積，
CaCO₃～CO₂ ，
100g  22.4L
Wg      Vl       

100g

Wg

=

22.4L

VL

，
V=

22.4L×Wg

100g

=0.224WL，
故答案為：能；V=

22.4L×Wg

100g

=0.224WL．

點評：本題考查有關CO₂和NaOH的反應以及相關計算，明確發(fā)生的化學反應，掌握相關的實驗原理、并學會利用原子守恒來解答是解答本題的關鍵，題目難度中等．