PAGE專項(四)氫氧化鈉與二氧化碳反應探究1.[2019·陜西]對一瓶已變質(zhì)的NaOH溶液進行如下實驗,其中實驗方案能達到實驗目的的是 ()選項實驗目的實驗方案A證明溶液中存在Na2CO3取樣,滴加無色酚酞溶液B除去溶液中的Na2CO3加入一定量的CaCl2溶液,然后過濾C證明溶液部分變質(zhì)取樣,加入過量呈中性的BaCl2溶液,振蕩后滴加無色酚酞溶液D測溶液的pH用玻璃棒蘸取少許溶液涂在濕潤的pH試紙上,與標準比色卡對比2.某化學興趣小組的同學用如圖G4-2所示裝置進行實驗(裝置氣密性良好),先關閉止水夾,將足量的氫氧化鈉溶液滴入燒瓶中,充分吸收掉二氧化碳后,再打開止水夾。圖G4-2(1)燒瓶中觀察到的現(xiàn)象是。

(2)根據(jù)上述現(xiàn)象能否得出“二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應”的結(jié)論?,原因是。

(3)實驗結(jié)束后,燒瓶內(nèi)液體的溶質(zhì)組成可能是。

3.[2019·石家莊十八縣基模]為探究CO2與NaOH溶液發(fā)生的反應,某興趣小組嘗試用不同的方式進行實驗。查閱資料20℃時,幾種物質(zhì)在水中的溶解度見下表:物質(zhì)Na2CO3NaHCO3Ca(OH)2Ba(OH)2溶解度/g21.59.60.1653.89實驗探究(1)實驗一:小雨取一充滿CO2的礦泉水瓶,加入一定量的水,立即擰緊瓶蓋,振蕩,發(fā)現(xiàn)瓶子變癟;小雨另取一相同的充滿CO2的礦泉水瓶,向其中加入與水等體積的NaOH溶液,立即擰緊瓶蓋,振蕩,得到溶液X,此時觀察到的現(xiàn)象是

。

(2)實驗二:為檢驗CO2與NaOH溶液反應的產(chǎn)物,小亮取實驗一所得溶液X少許,向其中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生,該反應的化學方程式為,實驗中不宜將BaCl2溶液換成CaCl2溶液的原因是。

(3)實驗三:小華取實驗一所得溶液X少許,向其中加入過量的BaCl2溶液,振蕩,靜置,取上層清液,滴入1滴酚酞溶液,發(fā)現(xiàn)溶液呈色,證明溶液X中有NaOH剩余。實驗中,小華沒有直接向少量溶液X中滴入酚酞溶液,理由是

。

圖G4-3(4)實驗四:興趣小組將CO2持續(xù)通入一定濃度一定量的NaOH溶液中,用數(shù)字化實驗技術測定反應過程中溫度的變化,結(jié)果如圖G4-3所示。圖中,AB段溫度變化的原因是

。

反思感悟(5)實驗從CO2減少、NaOH減少、Na2CO3生成等物質(zhì)的變化,以及轉(zhuǎn)化等視角多維度探究CO2與NaOH發(fā)生了反應,對于現(xiàn)象不明顯的化學反應,可以通過現(xiàn)代技術手段進行數(shù)據(jù)測定,實現(xiàn)反應過程的“可視化”。

4.[2019·衡陽]宏宏同學發(fā)現(xiàn)上個月做實驗用的氫氧化鈉溶液忘記了蓋瓶蓋。對于該溶液是否變質(zhì),宏宏邀約幾個喜歡探究的同學對此進行了探究。請你一起完成下列實驗報告。(1)提出問題1該溶液是否變質(zhì)?實驗探究1實驗操作實驗現(xiàn)象解釋與結(jié)論取少量該溶液放于試管中,滴加足量稀鹽酸有產(chǎn)生說明該溶液已變質(zhì)。變質(zhì)的原因是(請用化學方程式表示)

(2)提出問題2該溶液變質(zhì)程度怎樣?提出猜想猜想一:已完全變質(zhì),該溶液中溶質(zhì)只含Na2CO3;猜想二:部分變質(zhì),該溶液中溶質(zhì)含有

。

查閱資料氯化鋇溶液呈中性。實驗探究2實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論先取少量該溶液放于試管中,加入過量氯化鋇溶液有

生成猜想

成立靜置,取上層清液于另一支試管中,加入2~3滴酚酞溶液上層清液變紅(3)提出問題3怎樣提純該樣品得到純凈的氫氧化鈉固體?實驗探究3為得到純凈的氫氧化鈉固體,同學們?nèi)≡摌悠凡⒃O計了如下實驗方案。圖G4-4請回答下列問題。①操作a和操作b中都需用到玻璃棒,其中操作a中玻璃棒的作用為。

②根據(jù)實驗流程可知,最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量(填“大于”“小于”或“等于”)變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量。

(4)反思交流在實驗探究2中加入過量的氯化鋇溶液的目的是什么?

。

5.[2018·桂林]實驗課上,同學們發(fā)現(xiàn)一瓶久置空氣中的氫氧化鈉固體的瓶口有白色粉末。在老師指導下,同學們對該白色粉末的成分進行了討論。猜想與假設猜想Ⅰ:白色粉末是碳酸鈉;猜想Ⅱ:白色粉末是氫氧化鈉;猜想Ⅲ:白色粉末是。

查閱資料CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液呈中性。實驗探究取白色粉末溶于水形成溶液A,設計如下實驗:圖G4-5(1)由上述實驗可知,猜想肯定不成立。

(2)若操作①滴加過量稀硫酸有氣體B產(chǎn)生,而滴加少量稀硫酸可能沒有氣體B產(chǎn)生,其可能的原因是(用化學方程式回答)。

(3)適合操作③的X溶液是(填序號)。

A.CaCl2溶液 B.Ca(OH)2溶液 C.Ba(OH)2溶液 D.Ca(NO3)2溶液(4)操作④需要用到的玻璃儀器是。

(5)請寫出操作⑤的兩種方案并得出結(jié)論。方案一: 。

方案二: 。

6.化學反應往往伴隨著一些現(xiàn)象發(fā)生,但CO2與NaOH溶液的反應沒有明顯的現(xiàn)象。為了通過一些現(xiàn)象說明CO2與NaOH發(fā)生了反應,某班同學分組做了如下探究實驗。圖G4-6(1)第一組同學把一支收集有CO2的試管倒立在裝有飽和NaOH溶液的燒杯中(如圖G4-6),看到試管內(nèi)液面上升。發(fā)生這種現(xiàn)象是因為試管內(nèi)外產(chǎn)生了。

(2)有同學質(zhì)疑,認為上述實驗設計沒有排除二氧化碳溶解于氫氧化鈉溶液的假設,并設計了如下兩個實驗裝置,進行實驗甲和乙。圖G4-7分別向甲、乙兩個瓶中注入少量等體積的兩種溶液或液體,觀察實驗現(xiàn)象。①實驗甲中若觀察到U形管左端液面(填“升高”或“降低”),則證明溶液中的氫氧化鈉能與二氧化碳反應,反應的化學方程式是。

②與以上實驗相比,同學們認為實驗甲更合理,因為它排除對實驗的干擾。

③實驗乙中說明CO2能與Ca(OH)2反應的實驗現(xiàn)象是。

④下列實驗現(xiàn)象中,一定能說明實驗乙“CO2與NaOH發(fā)生了化學反應”的是(填序號)。

a.U形管中紅墨水左低右高b.U形管中紅墨水左高右低c.U形管中紅墨水液面沒有發(fā)生改變(3)現(xiàn)有下列信息:乙醇中溶解度/gNaOH(20℃)17.3Na2CO3(20℃)<0.01某同學向氫氧化鈉的乙醇溶液中通入二氧化碳,可觀察到的現(xiàn)象,證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應。

【參考答案】典題訓練1.C[解析]Na2CO3溶液和NaOH溶液都呈堿性,因此取樣,滴加無色酚酞溶液時,溶液一定變成紅色,故無法證明溶液中存在Na2CO3;加入一定量的CaCl2溶液,會與Na2CO3溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉,氯化鈉易溶于水,故會引入新雜質(zhì)氯化鈉;加入過量呈中性的BaCl2溶液,如果溶液中含有碳酸鈉,Na2CO3會與BaCl2反應生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉,振蕩后滴加無色酚酞溶液,如果溶液中存在未變質(zhì)的氫氧化鈉,酚酞溶液會變成紅色;用玻璃棒蘸取少許溶液涂在濕潤的pH試紙上,會將溶液稀釋,堿性減弱,溶液的pH變小。2.(1)澄清石灰水倒吸入燒瓶,燒瓶中溶液變渾濁(2)不能二氧化碳溶于水也會使燒瓶中壓強變小,使石灰水倒吸入燒瓶,且二氧化碳也能使石灰水變渾濁(3)氫氧化鈉或氫氧化鈉和碳酸鈉或氫氧化鈉和氫氧化鈣[解析](1)將氫氧化鈉溶液滴入二氧化碳中,氫氧化鈉與二氧化碳反應,消耗了二氧化碳而使燒瓶中壓強變小,澄清石灰水進入燒瓶,氫氧化鈣溶液可與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀,所以燒瓶中的溶液變渾濁。(2)僅憑(1)中的現(xiàn)象不足以說明氫氧化鈉和二氧化碳發(fā)生了反應,因為氫氧化鈉溶液中的溶劑為水,二氧化碳溶于水也會使燒瓶中壓強變小,且二氧化碳也能使澄清石灰水變渾濁,而產(chǎn)生(1)中現(xiàn)象。(3)根據(jù)二氧化碳、氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學性質(zhì),以及加入的氫氧化鈉溶液是足量的,可以判斷在該溶液中溶質(zhì)一定有氫氧化鈉,可能存在的溶質(zhì)為碳酸鈉、氫氧化鈣中的一種,注意碳酸鈉和氫氧化鈣不可能同時存在,因為碳酸鈉可以和氫氧化鈣發(fā)生反應生成碳酸鈣和氫氧化鈉。3.(1)瓶子變癟,且比裝水的更癟(2)BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl如果NaOH有剩余,會與氯化鈣形成微溶于水的氫氧化鈣,也會產(chǎn)生白色沉淀(3)紅碳酸鈉溶液顯堿性,也能使酚酞溶液變紅(4)二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應放熱(5)能量4.(1)氣泡CO2+2NaOHNa2CO3+H2O(2)Na2CO3和NaOH白色沉淀二(3)①引流②大于(4)除去溶液中的碳酸鈉,以免對氫氧化鈉的檢驗產(chǎn)生影響[解析](1)取少量該溶液于試管中,向其中滴加稀鹽酸,有氣泡冒出,說明氫氧化鈉溶液已變質(zhì)。變質(zhì)的原因是氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水。(2)若氫氧化鈉溶液部分變質(zhì),則該溶液中溶質(zhì)含有Na2CO3和NaOH。先取少量該溶液放于試管中,加入過量氯化鋇溶液,產(chǎn)生了白色沉淀,靜置,取上層清液于另一支試管中,加入2~3滴酚酞溶液,上層清液變紅,從而可以證明猜想二成立。(3)①操作a的名稱為過濾,操作b的名稱為蒸發(fā)。其中操作a中玻璃棒的作用是引流。②碳酸鈉能與石灰水反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉,能除去雜質(zhì)且沒有引入新的雜質(zhì),反應的化學方程式為Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH,由化學反應方程式可以看出,變質(zhì)生成的碳酸鈉通過反應生成氫氧化鈉,所以最終所得氫氧化鈉固體質(zhì)量比變質(zhì)后樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量大。(4)在實驗探究2中滴加過量氯化鋇溶液的目的是除去溶液中的碳酸鈉,以免對氫氧化鈉的檢驗產(chǎn)生影響。5.猜想與假設碳酸鈉和氫氧化鈉實驗探究(1)Ⅱ(2)H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O(3)AD(4)玻璃棒、燒杯、漏斗(5)滴加無色酚酞溶液,溶液變紅,溶液A中含有碳酸鈉和氫氧化鈉用pH試紙測溶液D的pH,pH大于7,溶液A中含有碳酸鈉和氫氧化鈉[解析]實驗探究(2)因為溶液A中可能含有氫氧化鈉和碳酸鈉,如果加少量的稀硫酸,稀硫酸和氫氧化鈉反應,沒有多余的硫酸和碳酸鈉反應,所以可能看不到氣泡產(chǎn)生,因此實驗過程中必須加過量的稀硫酸,以驗證溶液中是否含有碳酸鈉。(3)氫氧化鈉變質(zhì)生成碳酸鈉,所以操作③所加X溶液是能與碳酸鈉反應生成沉淀的物質(zhì),且不能影響后續(xù)氫氧化鈉的檢驗,因此反應后不可以生成堿性物質(zhì),故不可選用氫氧化鈣溶液和氫氧化鋇溶液。(5)操作⑤是為了檢驗氫氧化鈉的存在,所