Question

某课外兴趣小组的同学对二氧化碳的制取和性质进行相关探究。

（实验回顾）（1）实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为_______________。

（2）下图可用于实验室制取CO₂发生装置的是__________（填字母）。

 

（实验探究）CO₂与NaOH溶液反应

（查阅资料）

（1）过量CO₂通入NaOH溶液，发生两步反应。

第一步：____________________________（用化学方程式表示）

第二步：Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃

（2）Na₂CO₃和NaHCO₃部分溶解度表

温度/℃	0	15	20	30	40	50	60
NaHCO3/g	6.9	8.72	9.6	11.1	12.7	14.45	16.4
Na2CO3/g	7.1	13.25	21.8	39.7	48.8	47.3	46.4

（实验设计）在室温为15℃时，将10gNaOH固体完全溶解于80g水中，而后匀速通入CO₂，同时用传感器测定溶液的pH变化，结果如图1所示。多次重复实验，所得实验结果基本一致。

 

（1）通过图像分析，NaHCO₃溶液显_____（填“酸性”、“中性”或“碱性”）。

（2）为了确定M点溶液的成分，同学们进行如下实验：

实验步骤	实验现象	初步实验结论
①取样，滴加过量的BaCl2溶液	产生白色沉淀	含有Na2CO3、NaOH
②在①反应后的上层清液中滴加____	_____

（3）实验过程中，同学们发现18min后溶液的pH基本不再变化，则此时溶液中可观察到的现象是______________________________。

（拓展延伸）某同学向等体积、含等碳原子数的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中，分别逐滴加入相同浓度的稀盐酸，测得消耗盐酸与生成CO₂的质量之间关系如图2、图3所示。(忽略CO₂在水中的溶解)

 

（1）图2中A点溶液中的溶质是_________（写化学式 ），图3中从B点开始的变化关系与图2完全重合,图3中B点溶液中的溶质是__________（写化学式）。

（2）写出OB段发生反应的化学方程式______________________________。

Answer

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O BCD 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 碱性 酚酞溶液 溶液变红（或其他合理答案） 有白色固体（或沉淀，或浑浊，或有晶体析出） NaCl 、HCl NaHCO3、NaCl Na2CO3+HCl= NaHCO3+ NaCl

【解析】

[实验回顾]（1）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。实验室通过该原理制取二氧化碳。故答案为：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；

（2）通过（1）可知，实验室制取二氧化碳气体的发生装置为固液混合不加热装置。则可以选择B、C、D三种发生装置。故答案为：BCD；

[查阅资料]（1）将二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠和二氧化碳会反应，生成碳酸钠和水。故答案为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；

[实验设计]（1）通过图像可知，碳酸氢钠的水溶液的pH值大于7，则溶液呈碱性。故答案为：碱性；

（2）向样品中加入过量的氯化钡溶液，氯化钡和碳酸钠能反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠。则此时，若溶液中含有氢氧化钠，则溶液显碱性。则向反应后的滤液中加入无色酚酞，若观察到溶液变红，则证明溶液显碱性，则可以证明M点溶液的成分是碳酸钠和氢氧化钠。故答案为：酚酞溶液、溶液变红；

（3）实验过程中，18min后溶液的pH值基本不变，说明反应后所得碳酸氢钠溶液已经达到饱和状态，碳酸氢钠不能继续溶解，此时烧杯中的现象为有白色沉淀生成。故答案为：有白色固体（或沉淀，或浑浊，或有晶体析出）；

[拓展延伸]（1）图2中A点表示二氧化碳已经停止产生一段时间了，则证明此时溶液应该为稀盐酸过量。碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳。则此时溶液中的溶质为氯化钠和盐酸。图3表示向碳酸钠溶液中加稀盐酸，OB段没有气体生成，则证明此时，碳酸钠和稀盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠，然后B点后表示碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳气体直到稀盐酸过量。则B点的溶质为：碳酸氢钠和氯化钠。故答案为：NaCl和HCl

、NaHCO3和NaCl；

（2）根据（1）的分析可知，OB段是碳酸钠和稀盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠。故答案为：Na2CO3+HCl= NaHCO3+ NaCl。