Question

13．二氧化碳捕捉與封存技術(shù)是實現(xiàn)室溫氣體減排的重要途徑之一，科學(xué)家利用NaOH溶液噴淋“捕捉”空氣中的二氧化碳．

（1）二氧化碳的電子式是．
（2）NaOH溶液噴成霧狀的目的是增大氣液反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高二氧化碳的吸收率．
（3）若使用800mL1.0mol/LNaOH溶液吸收11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的CO₂．
①反應(yīng)的離子方程式是5CO₂+8OH^-=3CO₃^2-+2HCO₃^-+3H₂O．
②用所得溶液中的n（CO₃^2-）、n（H₂CO₃）、n（H⁺）、n（OH^-）這四個物理量建立一個代數(shù)式，使其值為0.3mol，即n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）等于0.3mol．
（4）該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有CaO、NaOH．
（5）某學(xué)習(xí)小組對碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液進行了實驗研究：

實驗序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
步驟 I	分別取等體積、等物質(zhì)的量濃度的碳酸鈉和碳酸氫銨溶液，滴加酚酞試液	兩份溶液均變?yōu)榧t色
步驟 II	加熱兩份溶液	溶液顏色均變深
步驟 III	將上述兩份溶液恢復(fù)到室溫	碳酸鈉溶液顏色恢復(fù)為原來的深淺；碳酸氫鈉溶液的顏色也變淺，但比原先要深

①步驟 I中，碳酸鈉溶液的顏色較深，理由是碳酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子．
②加熱碳酸鈉溶液，紅色變深的原因是升高溫度，促進碳酸根離子的水解．
③加熱碳酸氫鈉溶液，溶液顏色也加深，除與碳酸鈉相似的原因外，還可能有的原因是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（用化學(xué)方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳中存在兩個碳氧雙鍵；
（2）NaOH溶液噴成霧狀的目的是增大氣體與液體的接觸面積；
（3）①根據(jù)物質(zhì)的量之比等于計量數(shù)之比，結(jié)合電荷守恒配平方程式；
②溶液中n（Na⁺）=0.8mol，n（CO₃^2-）+n（H₂CO₃）+n（HCO₃^-）=0.5mol，結(jié)合電荷守恒分析；
（4）用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳生成碳酸鈉和水，氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣、二氧化碳，CaO與水反應(yīng)生成碳酸鈣；
（5）碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉，其溶液的堿性比碳酸氫鈉強；水解反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度促進水解；碳酸氫鈉受熱能分解生成碳酸鈉．

解答 解：（1）二氧化碳為直線型結(jié)構(gòu)，分子中存在兩個碳氧雙鍵，二氧化碳的電子式為：；
故答案為：；
（2）NaOH溶液噴成霧狀能增大氣體與液體的接觸面積，加快反應(yīng)速率，使二氧化碳被充分吸收；
故答案為：增大氣液反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高二氧化碳的吸收率；
（3）①使用800mL1.0mol/LNaOH溶液吸收11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的CO₂，NaOH的物質(zhì)的量為0.8mol，CO₂的物質(zhì)的量為0.5mol，二者反應(yīng)生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，其反應(yīng)的離子方程式為：5CO₂+8OH^-=3CO₃^2-+2HCO₃^-+3H₂O；
故答案為：5CO₂+8OH^-=3CO₃^2-+2HCO₃^-+3H₂O；
②溶液中n（Na⁺）=0.8mol，n（CO₃^2-）+n（H₂CO₃）+n（HCO₃^-）=0.5mol，溶液中電荷守恒為：n（Na⁺）+n（H⁺）=2n（CO₃^2-）+n（HCO₃^-）+n（OH^-），
則n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）=0.3mol；
故答案為：n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）；
（4）用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳生成碳酸鈉和水，氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣、二氧化碳，CaO與水反應(yīng)生成碳酸鈣，故整個流程中，循環(huán)利用的物質(zhì)是氫氧化鈉溶液和生石灰；
故答案為：CaO、NaOH；
（5）①碳酸鈉在水溶液中存在兩步水解，碳酸氫鈉只有一步水解，碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉，其溶液的堿性比碳酸氫鈉強，所以碳酸鈉溶液的顏色較深；
故答案為：碳酸鈉；碳酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子；
②水解反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度促進水解，溶液的堿性增強，溶液顏色加深；
故答案為：升高溫度，促進碳酸根離子的水解；
③碳酸氫鈉受熱能分解生成碳酸鈉，溶液的堿性增強，其分解方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)探究方案設(shè)計，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗探究能力和分析能力，注意把握碳酸鹽的性質(zhì)以及物料守恒和電荷守恒的應(yīng)用方法．