某化學小組在實驗室進行二氧化碳與堿溶液反應的實驗探究。
Ⅰ.二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應的可行性研究
[實驗1]學習堿的性質時,甲組同學分別向澄清石灰水和氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳(如圖①、②)。觀察到:
①中澄清石灰水很快變渾濁,②中無明顯現(xiàn)象。
甲組得出結論:二氧化碳能與氫氧化鈣溶液反應,不與氫氧化鈉溶液反應。
(1)乙組同學提出異議,如果生成物具有
能溶于水且呈無色
能溶于水且呈無色
性質,就無明顯現(xiàn)象。他們設計如圖③所示的實驗,若軟塑料瓶變癟就可證明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生反應。他們的依據是
軟塑料瓶變癟,說明瓶內壓強減小,即二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應了
軟塑料瓶變癟,說明瓶內壓強減小,即二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應了
。
(2)丙組同學提出:需要在乙組同學的基礎上增加一個對比實驗,才可以證明是氫氧化鈉吸收了二氧化碳。丙組的實驗設計為
把氫氧化鈉溶液換成等體積的水重新實驗,并與圖③實驗對比
把氫氧化鈉溶液換成等體積的水重新實驗,并與圖③實驗對比
。
結論:二氧化碳能與堿溶液反應?;瘜W方程式為
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
。
Ⅱ.二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應的現(xiàn)象研究
[實驗2]丁組往氫氧化鈉溶液中持續(xù)通入一段時間二氧化碳,發(fā)現(xiàn)也變渾濁了。
已知:(1)室溫下某些物質的溶解度:氫氧化鈉109g,碳酸鈉21.5g,碳酸氫鈉9.6g。
(2)向碳酸鈉溶液中不斷通入二氧化碳發(fā)生反應:Na
2CO
3+CO
2+H
2O=2NaHCO
3。
【猜想與假設】
猜想1:可能生成了難溶物。
猜想2:可能與二氧化碳的量有關。
猜想3:可能與氫氧化鈉溶液濃度有關。
上述猜想中,肯定錯誤是
猜想1
猜想1
,理由
室溫下碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度分別為:21.5g和9.6g,都不是難溶物
室溫下碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解度分別為:21.5g和9.6g,都不是難溶物
。
[實驗3]室溫下,取四支試管,向其中加入質量分數均為10%氫氧化鈉溶液為10g,向其中通入不同體積的二氧化碳(二氧化碳被充分吸收),實驗現(xiàn)象記錄如下:
組別 |
氫氧化鈉溶液 |
通入CO2的體積/mL |
實驗現(xiàn)象 |
1 |
10% |
300 |
沒有明顯現(xiàn)象 |
2 |
10% |
450 |
出現(xiàn)較少渾濁 |
3 |
10% |
500 |
出現(xiàn)較多渾濁 |
4 |
10% |
600 |
出現(xiàn)大量渾濁 |
解釋與結論1:溶液變渾濁的原因主要是:過量的二氧化碳與碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉,碳酸氫鈉的
溶解度相對較小,為9.6g
溶解度相對較小,為9.6g
,導致溶液渾濁。所以,猜想2
成立
成立
(填“成立”或“不成立”)。
[實驗4]室溫下,另取三支試管,向其中加入質量分數不同的氫氧化鈉溶液10g,向其中通入相同體積的二氧化碳,實驗現(xiàn)象記錄如下:
組別 |
氫氧化鈉溶液 |
實驗操作 |
實驗現(xiàn)象 |
1 |
1% |
持續(xù)通入等體積的CO2氣體 |
沒有明顯現(xiàn)象 |
2 |
5% |
出現(xiàn)很少渾濁 |
3 |
10% |
出現(xiàn)大量渾濁 |
解釋與結論2:由此可知,猜想3
成立
成立
(填“成立”或“不成立”)。
【反思與評價】
結合所給數據,丁組推測實驗3中出現(xiàn)的不溶物還可能是碳酸鈉,理由是
室溫下碳酸鈉的溶解度小于氫氧化鈉,有可能碳酸鈉飽和后再析出
室溫下碳酸鈉的溶解度小于氫氧化鈉,有可能碳酸鈉飽和后再析出
。
【拓展延伸】
往氫氧化鈉溶液中持續(xù)通入二氧化碳氣體,如果始終不能產生渾濁現(xiàn)象,氫氧化鈉溶液的濃度最大值為
4.37%
4.37%
(結果保留兩位小數)。