碱与非金属氧化物反应的研究是一项重要的课题。某兴趣小组同学以“探究CO2与NaOH溶液的反应”为主题开展项目式学习。兴趣小组同学将CO2通入NaOH溶液中,发现无明显现象,为了证明该反应发生了,他们设计了如下探究实验:【任务一】
(1)通过做对比实验证明CO2与NaOH溶液反应:小明取一充满CO2的矿泉水瓶,加入一定量的水,立即拧紧瓶盖,振荡,发现瓶子变瘪。小明另取一相同大小的充满CO2的矿泉水瓶,向其中加入与水等体积的NaOH溶液,立即拧紧瓶盖,振荡,得到溶液A,此时观察到的现象是{#blank#}1{#/blank#}。
【任务二】
检验CO2与NaOH溶液反应的产物,小红取任务一所得溶液A少许,向其中滴加足量的稀盐酸,观察到有气泡产生。
【任务三】改进实验继续探究,小组同学设计如图实验。(装置已连接好,气密性良好,止水夹a和b已关闭,部分仪器已略去)
【查阅资料】①CO2与乙醇不反应,本实验条件下CO2在乙醇中的溶解忽略不计。
②常温下NaOH易溶于乙醇,Na2CO3微溶于乙醇。
(2)把注射器Ⅰ中氢氧化钠的乙醇溶液注入充满CO2的三口烧瓶中,轻轻振荡,观察到的现象是{#blank#}2{#/blank#}。
(3)把导管d移出石灰水,打开止水夹a、b,再从导管c端往三口烧瓶中鼓入N2 , 目的是{#blank#}3{#/blank#},过了一段时间后,先把导管d放入澄清石灰水中,接着关闭止水夹a,再把注射器Ⅱ中的稀盐酸注入三口烧瓶内,观察到三口烧瓶中产生气泡,气球变瘪还观察到{#blank#}4{#/blank#}(填现象),从生成物角度验证了CO2与NaOH溶液发生了反应。
【任务四】拓展延伸:探究溶液的pH和温度变化:兴趣小组将CO2持续通入一定浓度一定量的NaOH溶液中,用数字化实验技术测定反应过程中溶液的pH和温度变化,结果如图甲、图乙所示。
【查阅资料】
(4)本实验条件下,Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH分别约为11.0和8.5。图甲中,AB段发生反应的化学方程式为{#blank#}5{#/blank#}。
(5)图乙中,DE段温度变化的原因是{#blank#}6{#/blank#}。
【反思感悟】
(6)实验从CO2减少、NaOH减少、Na2CO3生成等物质的变化,以及{#blank#}7{#/blank#}变化等视角多维度探究CO2与NaOH发生了反应,对于现象不明显的化学反应,可以通过现代技术手段进行数据测定,实现反应过程的“可视化”。