Question

6．工業上制純堿（Na₂CO₃）的其中一種方法是用NaOH溶液和適量CO₂氣體反應制取，但是這種方法的缺點是當CO₂過量時，極易生成NaHCO₃，且無明顯現象．
于是某實驗小組同學設計了如下實驗方案并在實驗室嘗試：
①將100克質量分數為40%NaOH等分成兩份，分別盛放在燒杯A、B中．
②向A中通入過量CO₂氣體，直到溶液不再吸收CO₂為止．
③將A、B兩燒杯中的液體混合后蒸干．
（1）步驟②中發生反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
（2）步驟③中發生反應的化學方程式為NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O，其中的NaHCO₃和NaOH能恰好完全反應，請分析恰好能完全反應的理由燒杯A、B中氫氧化鈉的質量相等，所以由鈉元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物質的量之比為1：1，故NaHCO₃和NaOH能恰好完全反應．
（3）已知NaHCO₃受熱分解，反應方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，如果在工業上采用向NaOH溶液中通入過量CO₂后，再將溶液蒸干、灼燒的方法，該方法與實驗小組同學所設計的方法相比，不足是既消耗過多能源，如果二氧化碳排放到空氣中又會引起溫室效應．

Answer 1

分析 （1）根據氫氧化鈉和二氧化碳反應碳酸鈉和水，生成的碳酸鈉和過量的二氧化碳反應生成碳酸氫鈉進行解答；
（2）根據燒杯A、B中氫氧化鈉的質量相等，所以由鈉元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物質的量之比為1：1進行解答；
（3）根據碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳，會浪費能源且生成的二氧化碳排放到空氣中又會引起溫室效應進行解答．

解答 解：（1）氫氧化鈉和二氧化碳反應碳酸鈉和水，生成的碳酸鈉和過量的二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，所以步驟②中發生反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；故填：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O、Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；
（2）燒杯A、B中氫氧化鈉的質量相等，所以由鈉元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物質的量之比為1：1，故NaHCO₃和NaOH能恰好完全反應；故填：燒杯A、B中氫氧化鈉的質量相等，所以由鈉元素守恒可知，NaHCO₃和NaOH的物質的量之比為1：1，故NaHCO₃和NaOH能恰好完全反應；
（3）碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳，會浪費能源且生成的二氧化碳排放到空氣中又會引起溫室效應．故填：既消耗過多能源，如果二氧化碳排放到空氣中又會引起溫室效應．

點評 該題考查學生利用題干中已知給予的信息進行分析，然后進行實驗方案的設計能力，是一道綜合性開放性的題目；培養學生實驗設計的思維和創新精神．