Question

【題目】溶洞都分布在石灰巖組成的山洞中，石灰巖的主要成分是碳酸鈣，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。某化學興趣小組同學們思考：若向碳酸鈉溶液中通入一定量二氧化碳，是否能生成碳酸氫鈉（NaHCO3）？于是他們開始實驗探究。（不考慮二氧化碳和碳酸作為溶質的情況）

（提出問題）

所得溶液中所含溶質成分是什么？

（查閱資料）

（1）碳酸氫鹽［如Ca(HCO3)2、Ba(HCO3)2、NaHCO3］都能溶于水

（2）Na2CO3、NaHCO3的溶液呈堿性、BaCl2溶液呈中性

（提出猜想）

猜想一：溶質為Na2CO3；猜想二：溶質為 NaHCO3；猜想三：溶質為_____。

（實驗驗證）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
（1）取反應后溶液少許于試管中，滴加幾滴_____試液；	溶液變紅色	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_____不成立
（3）_____	_____	猜想三成立

（得出結論）猜想三成立，證明二氧化碳通入碳酸鈉溶液生成了碳酸氫鈉。

（拓展應用）同學們回憶實驗室用澄清石灰水檢驗二氧化碳的情景，結合上述知識，如果向一定量的澄清石灰水中不斷通入二氧化碳氣體，下列哪一個圖像能正確反映生成的碳酸鈣沉淀與二氧化碳的質量之間的變化關系_____（填字母序號）。

Answer 1

【答案】Na2CO3和NaHCO3 酚酞 二 取適量實驗步驟（2）中反應后試管中的上層清液，滴加稀鹽酸 產生氣泡 A

【解析】

［提出猜想］

根據題中提供的信息，碳酸鈣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。碳酸鈉和碳酸鈣一樣也是碳酸鹽，向碳酸鈉溶液中通入一定量二氧化碳，也能生成碳酸氫鈉。因此向碳酸鈉溶液中通入一定量二氧化碳后得到的溶液中溶質可能是：碳酸鈉沒有反應、部分反應或全部反應。具體情況為：

猜想一：溶質為Na2CO3；猜想二：溶質為 NaHCO3；猜想三：溶質為Na2CO3和NaHCO3。

［實驗驗證］

（1）實驗現象：溶液變紅色，實驗結論：該溶液顯堿性。遇堿性溶液變紅的指示劑是無色酚酞溶液，因此該實驗步驟中向反應后溶液中滴加的是無色酚酞溶液；

（2）取反應后溶液少許于試管中，向其中滴加過量的BaCl2溶液；實驗現象是：有白色沉淀生成。根據題中提供的信息，碳酸氫鹽［如Ca(HCO3)2、Ba(HCO3)2、NaHCO3］都能溶于水，實驗中有白色沉淀生成，則溶液中一定有碳酸鈉，因為碳酸鈉和BaCl2溶液反應能生成碳酸鋇沉淀，故猜想二不成立；

（3）實驗（3）的結論是猜想三成立。因為實驗（2）已經證明溶液中含有碳酸鈉，所以只要證明溶液中還含有NaHCO3就行，而實驗（2）中加入過量的BaCl2溶液后，溶液中碳酸鈉已經被除盡，且氯化鋇溶液呈中性，因此實驗（3）的步驟是：取適量實驗步驟（2）中反應后試管中的上層清液，滴加稀鹽酸；因為碳酸氫鈉和稀鹽酸反應產生二氧化碳氣體，所以該實驗的現象是：產生氣泡。

［拓展應用］

如果向一定量的澄清石灰水中不斷通入二氧化碳氣體，應該是首先發生二氧化碳和氫氧化鈣溶液的反應，反應中生成碳酸鈣沉淀，隨著二氧化碳的增加沉淀質量不斷增加，氫氧化鈣反應完時生成的碳酸鈣質量達到最大值；如果繼續通入二氧化碳，碳酸鈣沉淀就會和二氧化碳及水反應生成能溶于水的Ca(HCO3)2，沉淀質量就不斷減小，直至為0。故能正確反映生成的碳酸鈣沉淀與二氧化碳的質量之間的變化關系的圖像是：A。圖像B中碳酸鈣質量達到最大值后，繼續通入二氧化碳，碳酸鈣質量不變，應該逐漸減少直至為0，關系不正確；圖像C中碳酸鈣質量減少到一定數值后，不再變化，應該最后為0，關系不正確。