Question

【題目】向氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳，反應的化學方程式為________，實驗沒有明顯現象，若要證明兩者發生了化學反應，你采取的實驗方法是_______。

（1）但某同學在常溫下向飽和的氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳時，發現溶液中出現了白色沉淀。同學們對此現象產生了濃厚的興趣，準備對產生此現象的原因進行探究。

（查閱資料）①常溫下部分物質的溶解度

物質名稱	氫氧化鈉	碳酸鈉	碳酸氫鈉
溶解度（單位：g）	109	21.5	9.6

②在碳酸鈉溶液中不斷通入二氧化碳可發生如下反應：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

③碳酸氫鈉溶液顯堿性。

（提出問題）產生的白色沉淀是什么？

（提出猜想1）猜想①：可能是碳酸鈉；猜想②：可能是碳酸氫鈉；猜想③：可能是________

（設計實驗1）小明向白色沉淀中加入大量水溶解得到溶液。向溶液中加入過量氯化鋇溶液，觀察到_____，過濾，向濾液中加入________，觀察到溶液變為紅色，得出結論猜想③成立。

（進一步探究）在氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳產生沉淀物與什么因素有關？

（提出猜想2）猜想①：可能與氫氧化鈉溶液的濃度有關；猜想②：可能與通入的CO2氣體量的多少有關。

（設計實驗2）

（2）請幫助小明設計實驗驗證猜想①是否成立。

你的實驗方案是：________

實驗現象：________

實驗結論：與NaOH溶液的濃度有關。

（3）進一步實驗發現與通入的CO2氣體量的多少也有關，最終得出猜想②也成立。

（拓展提升）向飽和的碳酸鈉溶液中通入CO2氣體，也有白色沉淀生成。

（4）分析生成沉淀的原因______，根據實驗結論，寫出一種鑒別飽和碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的方法____

（5）實驗發現常溫下，在一定溶質質量分數的碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳就能出現沉淀現象，該碳酸鈉溶液的溶質質量分數應高于______（計算結果精確到0.1%）。

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 向反應后的溶液中加過量稀鹽酸，若有氣泡冒出，則證明兩者發生了化學反應（合理即可） 碳酸鈉和碳酸氫鈉 有白色沉淀生成 無色酚酞溶液 在相同體積的稀NaOH溶液和飽和NaOH溶液中分別通入等體積過量的CO2氣體 稀NaOH溶液不變渾濁，飽和NaOH溶液變渾濁 生成的碳酸氫鈉在常溫下溶解度小，結晶析出 向樣品溶液中分別通入過量CO2，若變渾濁則為飽和碳酸鈉溶液，若無明顯現象，則為飽和碳酸氫鈉溶液 5.7%

【解析】

向氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳，反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，實驗沒有明顯現象，若要證明兩者發生了化學反應，證明有碳酸鈉生成即可。采取的實驗方法：取反應后的溶液滴入過量稀鹽酸，觀察到有氣泡產生，是因為二氧化碳和氫氧化鈉反應生成的碳酸鈉能和稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體。

（1）提出猜想：

猜想：可能是碳酸鈉；猜想②：可能是碳酸氫鈉；猜想③：可能是碳酸鈉和碳酸氫鈉；

設計實驗1：

向溶液中加入過量氯化鋇溶液，觀察到產生白色沉淀，是因為碳酸鈉和氯化鋇反應生成白色沉淀碳酸鋇和氯化鈉過濾，向濾液中加入酚酞試液，觀察到溶液變為紅色，說明溶液中含有碳酸氫鈉（顯堿性，可以使酚酞試液變紅），得出結論猜想③成立；

設計實驗2：

（2）猜想①：可能與氫氧化鈉溶液的濃度有關；

實驗方案是：分別向等體積飽和氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈉溶液中通入等體積二氧化碳；

實驗現象：稀NaOH溶液不變渾濁，飽和NaOH溶液變渾濁；

實驗結論：與NaOH溶液的濃度有關；

（4）生成沉淀的原因：碳酸鈉和水、二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，常溫下碳酸氫鈉的溶解度遠小于碳酸鈉的溶解度，結晶析出；鑒別飽和碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液的方法：向溶液中不斷通入二氧化碳氣體，產生沉淀的溶液是碳酸鈉溶液，不產生沉淀的溶液是碳酸氫鈉溶液。

（5）設碳酸鈉溶液質量是1g，溶質質量分數是x，根據題意有：

當形成的碳酸氫鈉溶液恰好飽和時有： ，x≈5.7%

即當碳酸鈉溶液的溶質質量分數大于5.7%時才能夠產生沉淀。