Question

【題目】溶洞都分布在石灰?guī)r組成的山洞中，石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當(dāng)遇到溶有二氧化碳的水時，會反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。某化學(xué)興趣小組同學(xué)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(shí)驗探究。（不考慮二氧化碳和碳酸作為溶質(zhì)的情況）

（提出問題）

所得溶液中所含溶質(zhì)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(zhì)為Na2CO3；猜想二：溶質(zhì)為 NaHCO3；猜想三：溶質(zhì)為_____。

（實(shí)驗驗證）

實(shí)驗步驟	實(shí)驗現(xiàn)象	實(shí)驗結(jié)論
（1）取反應(yīng)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(yīng)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(jié)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(yīng)用）同學(xué)們回憶實(shí)驗室用澄清石灰水檢驗二氧化碳的情景，結(jié)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?xì)怏w，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(zhì)量之間的變化關(guān)系_____（填字母序號）。

Answer 1

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

【解析】

［提出猜想］

根據(jù)題中提供的信息，碳酸鈣遇到溶有二氧化碳的水時，會反應(yīng)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(zhì)可能是：碳酸鈉沒有反應(yīng)、部分反應(yīng)或全部反應(yīng)。具體情況為：

猜想一：溶質(zhì)為Na2CO3；猜想二：溶質(zhì)為 NaHCO3；猜想三：溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3。

［實(shí)驗驗證］

（1）實(shí)驗現(xiàn)象：溶液變紅色，實(shí)驗結(jié)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(shí)驗步驟中向反應(yīng)后溶液中滴加的是無色酚酞溶液；

（2）取反應(yīng)后溶液少許于試管中，向其中滴加過量的BaCl2溶液；實(shí)驗現(xiàn)象是：有白色沉淀生成。根據(jù)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(shí)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(yīng)能生成碳酸鋇沉淀，故猜想二不成立；

（3）實(shí)驗（3）的結(jié)論是猜想三成立。因為實(shí)驗（2）已經(jīng)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(shí)驗（2）中加入過量的BaCl2溶液后，溶液中碳酸鈉已經(jīng)被除盡，且氯化鋇溶液呈中性，因此實(shí)驗（3）的步驟是：取適量實(shí)驗步驟（2）中反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，所以該實(shí)驗的現(xiàn)象是：產(chǎn)生氣泡。

［拓展應(yīng)用］

如果向一定量的澄清石灰水中不斷通入二氧化碳?xì)怏w，應(yīng)該是首先發(fā)生二氧化碳和氫氧化鈣溶液的反應(yīng)，反應(yīng)中生成碳酸鈣沉淀，隨著二氧化碳的增加沉淀質(zhì)量不斷增加，氫氧化鈣反應(yīng)完時生成的碳酸鈣質(zhì)量達(dá)到最大值；如果繼續(xù)通入二氧化碳，碳酸鈣沉淀就會和二氧化碳及水反應(yīng)生成能溶于水的Ca(HCO3)2，沉淀質(zhì)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(zhì)量之間的變化關(guān)系的圖像是：A。圖像B中碳酸鈣質(zhì)量達(dá)到最大值后，繼續(xù)通入二氧化碳，碳酸鈣質(zhì)量不變，應(yīng)該逐漸減少直至為0，關(guān)系不正確；圖像C中碳酸鈣質(zhì)量減少到一定數(shù)值后，不再變化，應(yīng)該最后為0，關(guān)系不正確。