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实验突破(十七)碱溶液与二氧化碳反应的探究回归教材一、二氧化碳与氢氧化钠是否发生反应的探究1.问题的提出:二氧化碳通入氢氧化钠溶液,发生反应的化学方程式为__________,该实验的现象是。无明显现象CO2+2NaOHNa2CO3+H2O2.证明CO2与氢氧化钠溶液发生反应的思路(1)证明有新物质碳酸钠生成实验方案实验现象实验结论①取少量反应后的溶液于试管中,加入过量振荡二氧化碳和氢氧化钠溶液发生了化学反应②取少量反应后的溶液于试管中,加入少量振荡③取少量反应后的溶液于试管中,加入少量振荡稀盐酸有气泡冒出氢氧化钙溶液有白色沉淀产生氯化钙溶液有白色沉淀产生(2)证明反应物消失①证明氢氧化钠消失:氢氧化钠溶液显性,加入酚酞试剂后,溶液变成色,碳酸钠溶液也显性,加入酚酞试剂后,溶液也变成色,因此(填“能”或“不能”)使用酚酞试剂来检验氢氧化钠是否消失。碱红碱红不能实验装置图实验现象②证明CO2的减少(有压强差产生)试管内液面上升水槽中的水倒吸进烧瓶气球胀大塑料瓶变瘪U形管内液面左高右低3.思考以上方法,还有不完善的地方,请写出原因及完善的方法:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4.启示:保存氢氧化钠溶液时应该保存。原因:因为二氧化碳能溶于水且与水反应,而氢氧化钠溶液中有水,无法证明是二氧化碳溶于水且与水反应还是二氧化碳与氢氧化钠溶液反应使压强减小。完善的方法:将氢氧化钠溶液换成等体积的水做对比实验,观察对比二者的现象密封二、碱变质的探究1.氢氧化钠变质的探究(1)氢氧化钠变质的原因氢氧化钠固体敞口放置时,会因吸收空气中的而潮解,吸收空气中的而变质,变质的化学方程式是__________________________________,变质后质量会(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)氢氧化钠变质情况分析氢氧化钠在空气中敞口放置一段时间后:①没有变质,其成分为;②部分变质,其成分为;③完全变质,其成分为。水蒸气二氧化碳2NaOH+CO2Na2CO3+H2O增大NaOHNaOH、Na2CO3Na2CO3(3)检验氢氧化钠是否变质的方法检验氢氧化钠是否变质,实质是检验固体物质中是否有,检验的方法通常有:①加酸溶液:取少量样品于试管中,滴加,如果产生,说明已变质。其反应原理用化学方程式表示为_____________。②加碱溶液:取少量样品于试管中,向其中滴加溶液,如果产生,说明已经变质。其反应原理用化学方程式表示为_____________。Na2CO3足量稀盐酸气泡Ca(OH)2白色沉淀Ca(OH)2+Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2ONa2CO3CaCO3↓+2NaOH③加盐溶液:取少量样品于试管中,向其中滴加溶液,如果产生,说明已经变质。其反应原理用化学方程式表示为____________________________。(4)检验氢氧化钠的变质程度检验氢氧化钠变质的程度,实质是检验是否有,但在检验此物质时,受到干扰,需要先加入足量的除去干扰物质,然后再加入检验此物质的存在。(5)如何除去部分变质的氢氧化钠中的碳酸钠滴加适量的溶液,然后过滤,得到氢氧化钠溶液,再蒸发,得到氢氧化钠固体。CaCl2白色沉淀Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaClNaOHNa2CO3CaCl2溶液无色酚酞溶液Ca(OH)22.氢氧化钙变质的探究(1)氢氧化钙变质的原因氢氧化钙吸收空气中的而变质,变质的化学方程式是________________,变质后固体质量会(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)变质情况分析氢氧化钙在空气中敞口放置一段时间后:①没有变质,其成分为;②部分变质,其成分为;③完全变质,其成分为。二氧化碳Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O增大Ca(OH)2Ca(OH)2、CaCO3CaCO3(3)检验氢氧化钙的变质程度取样品于试管中加入足量蒸馏水,振荡,静置,取上层清液于试管中,滴加______溶液,倒去上层清液,向试管中,滴加______________,如果_________________________,则完全变质;如果,则部分变质。酚酞酚酞变红,有气泡产生足量的稀盐酸酚酞不变色,有气泡产生1.[2019·西城一模]气体X可能是O2、CO2中的一种或两种。用图S17-1所示装置进行实验(忽略气体的溶解)。(1)若观察到B中始终未变浑浊,最终有100mL液体进入C,则气体X的成分是(填化学式)。A中发生反应的化学方程式为。拓展训练图S17-1[答案](1)O2和CO22NaOH+CO2Na2CO3+H2O[解析](1)根据B中始终未变浑浊,说明二氧化碳全部被氢氧化钠溶液吸收,最终有100mL液体进入C,即B中收集到的100mL气体是氧气,故气体X的成分是O2和CO2;二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。1.[2019·西城一模]气体X可能是O2、CO2中的一种或两种。用图S17-1所示装置进行实验(忽略气体的溶解)。(2)若气体X中只含有O2,观察到的现象是。图S17-1[答案](2)B中澄清石灰水始终未变浑浊,最终有400mL液体进入C[解析](2)由于氧气不与氢氧化钠、氢氧化钙反应,因此B中澄清石灰水始终不变浑浊,最终有400mL液体进入C,说明气体X中只含有O2。2.[2018·石景山二模]实验小组的同学将CO2通入氢氧化钠溶液时,没有观察到明显现象。为了能通过实验现象证明二氧化碳与氢氧化钠确实发生了反应,进行了以下探究。[提出问题]如何能观察到反应的变化过程?[查阅资料]NaOH、Na2CO3在水中的溶解度温度/℃0102030NaOH的溶解度/g4251109119Na2CO3的溶解度/g7.112.221.839.7NaOH、Na2CO3在乙醇中的溶解度[进行实验]注:乙醇在实验中只作为溶剂,不参与化学反应。温度/℃NaOH的溶解度/gNa2CO3的溶解度/g18.5~2517.3不溶实验实验装置实验操作实验现象1打开弹簧夹,通入CO2,气球明显鼓起后关闭弹簧夹一段时间后,气球明显变瘪（续表）实验实验装置实验操作实验现象2室温下,向10mL澄清的饱和NaOH溶液中通入适量CO2试管内壁出现白色固体3①室温下,向10mL饱和的NaOH乙醇溶液中缓慢通入适量CO2甲中出现白色沉淀,乙中无明显现象②滴入稀盐酸甲中有气泡生成,乙中澄清石灰水变浑浊[解释与结论](1)二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式为。(2)实验1中,气球明显变瘪的原因是。CO2与NaOH反应,使压强变小CO2+2NaOHNa2CO3+H2O(3)实验2中,试管内壁上出现白色固体的原因是。[答案](3)生成碳酸钠的质量大于原溶液中氢氧化钠的质量,碳酸钠的溶解度小于氢氧化钠的溶解度[解析](3)二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠和水,由于生成碳酸钠的质量大于原溶液中氢氧化钠的质量,且碳酸钠的溶解度小于氢氧化钠的溶解度,所以实验2中,试管内壁上出现白色固体。[解释与结论](4)实验3甲中出现白色沉淀的原因是。[答案](4)二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠,碳酸钠不溶于乙醇[解析](4)实验3甲中通入二氧化碳后,二氧化碳与氢氧化钠发生反应生成了碳酸钠,而碳酸钠不溶于乙醇,所以甲中出现白色沉淀。[解释与结论](5)实验3中操作②的目的是。[答案](5)证明二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠[解析](5)碳酸钠能与盐酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,所以实验3中操作②的目的是证明二氧化碳与氢氧化钠发生反应生成了碳酸钠。[反思与评价](6)实验1是从(填“反应物消耗”或“新物质生成”)角度证明化学反应发生。[答案](6)反应物消耗[解析](6)实验1是通过通入二氧化碳气体与氢氧化钠反应,改变了装置内的压强,从反应物消耗角度来证明化学反应的发生。3.化学小组的同学探究二氧化碳与氢氧化钠的反应,实验方案如下:(1)步骤①中气球鼓起的原因可能是。(2)步骤②中的操作是,其目的是__________________________。实验装置实验步骤实验现象①将注射器1中的溶液推入充有CO2的瓶中气球鼓起②……无明显现象③将注射器2中的溶液推入瓶中溶液中有气泡产生,气球变瘪④向外拉注射器3澄清石灰水变浑浊向外拉注射器3NaOH溶液吸收CO2,装置内压强变小证明步骤①将装置内的CO2完全吸收3.化学小组的同学探究二氧化碳与氢氧化钠的反应,实验方案如下:(3)步骤④中发生反应的化学方程式为。(4)本实验的结论是。实验装置实验步骤实验现象①将注射器1中的溶液推入充有CO2的瓶中气球鼓起②……无明显现象③将注射器2中的溶液推入瓶中溶液中有气泡产生,气球变瘪④向外拉注射器3澄清石灰水变浑浊CO2能和NaOH溶液反应Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O4.[2019·房山一模]如图S17-2所示进行实验。(1)旋紧瓶盖后振荡,观察到的现象为。[答案](1)软塑料瓶变瘪[解析](1)由于二氧化碳与氢氧化钠反应,使瓶内压强变小,观察到软塑料瓶变瘪。图S17-24.[2019·房山一模]如图S17-2所示进行实验。(2)判断该实验能否证明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应,并说明理由:。图S17-2[答案](2)不能证明;因为NaOH溶液中含有水,二氧化碳能溶于水且能与水发生反应,也会使瓶内压强减小,使瓶子变瘪[解析](2)该实验不能证明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应,因为NaOH溶液中含有水,二氧化碳能溶于水且能与水发生反应,也会使瓶内压强减小,使瓶子变瘪。5.兴趣小组用下列装置研究NaOH固体的变质程度。[资料]二氧化碳气体难溶于饱和NaHCO3溶液。步骤1:在B中放入5g变质的NaOH固体样品,乙中盛满饱和NaHCO3溶液。步骤2:将装置按照……连接后,打开K2,关闭K1,将A中的稀硫酸(足量)滴入B中,充分反应后,待装置冷却至室温,测得丙中液体体积为V1。步骤3:将B中样品换成5g的Na2CO3固体,重复上述操作,最终测得丙中液体体积为V2。图S17-3(1)步骤2中装置的连接顺序是(填接口序号)。(2)步骤3的实验现象是。(3)若V2=5V1,5gNaOH固体样品中未变质的NaOH的质量为g。图S17-3a→c→b→d甲中有气泡产生,乙中的液体被排到丙中46.甲、乙、丙三位同学对一瓶实验室久置的NaOH溶液变质程度进行实验探究。(1)甲同学取少量该溶液于试管中,滴加2~3滴酚酞溶液,观察到,他认为该溶液未变质。(2)乙同学查阅资料获知,Na2CO3溶液遇指示剂变色与NaOH溶液相同,认为甲同学的检验方法不正确。乙同学取少量该溶液于试管中,加入足量稀盐酸,观察到,他认为已完全变质。写出此现象的化学方程式:____________。溶液变为红色有气泡产生Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O6.甲、乙、丙三位同学对一瓶实验室久置的NaOH溶液变质程度进行实验探究。(3)丙同学认为乙同学的实验结论不严谨,他的猜想是。他用如下实验方案来证明自己的猜想:①取少量该溶液于试管中,先加入足量的CaCl2溶液,产生白色沉淀,说明原溶液中存在(填化学式)。②静置后取上层清液于另一支试管中,加入2~3滴酚酞溶液,观察到溶液变红色,说明原溶液中存在。溶液部分变质Na2CO3NaOH