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9. 提升题▶用甲、乙两组实验(如图)证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。已知:通常状况下,1体积水约能溶解1体积二氧化碳。
(1)甲实验中,将两支大小相同,且装有等体积二氧化碳的试管分别倒扣在盛有等体积的氢氧化钠溶液和水的两个烧杯中,证明二氧化碳能与氢氧化钠反应的现象是,该反应的化学方程式为。
(2)乙实验中,依次向瓶内注入水和NaOH溶液,测得瓶内气压变化如图丙所示。对比坐标图中的和两段曲线,可证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。
(3)某同学设计的实验是通过检验生成物来验证猜想的,请帮他填写实验报告。
【反思拓展】通过此探究实验,我们发现,对于没有明显现象的化学反应,可以从两个不同的角度证明反应的发生:
角度一是;
角度二是。
(1)甲实验中,将两支大小相同,且装有等体积二氧化碳的试管分别倒扣在盛有等体积的氢氧化钠溶液和水的两个烧杯中,证明二氧化碳能与氢氧化钠反应的现象是,该反应的化学方程式为。
(2)乙实验中,依次向瓶内注入水和NaOH溶液,测得瓶内气压变化如图丙所示。对比坐标图中的和两段曲线,可证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。
(3)某同学设计的实验是通过检验生成物来验证猜想的,请帮他填写实验报告。
【反思拓展】通过此探究实验,我们发现,对于没有明显现象的化学反应,可以从两个不同的角度证明反应的发生:
角度一是;
角度二是。
答案
解：
(1) 试管a内液面上升的高度远大于试管b内液面上升的高度
$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
(2) bc；de
(3) 足量稀盐酸（合理即可）
角度一：通过验证反应物的减少或消失，证明反应发生
角度二：通过验证有新物质生成，证明反应发生
(1) 试管a内液面上升的高度远大于试管b内液面上升的高度
$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
(2) bc；de
(3) 足量稀盐酸（合理即可）
角度一：通过验证反应物的减少或消失，证明反应发生
角度二：通过验证有新物质生成，证明反应发生
解析
【分析】
要证明二氧化碳与氢氧化钠反应，因反应无明显现象，需通过“反应物消耗导致的压强变化”或“生成物检验”来验证。解题思路如下：
1. 甲实验为对比实验：二氧化碳溶于水时，1体积水仅溶解1体积二氧化碳，压强变化小；而二氧化碳与氢氧化钠反应会消耗更多二氧化碳，压强变化大，因此试管液面上升高度不同，以此证明反应发生；
2. 乙实验结合气压曲线分析：注入水时，二氧化碳仅溶于水，气压下降幅度小（对应bc段）；注入氢氧化钠溶液时，二氧化碳与氢氧化钠反应，气压下降幅度大（对应de段），对比两段曲线可证明反应；
3. 检验生成物：反应生成碳酸钠，可通过加酸（如稀盐酸）检验；
4. 最后总结无明显现象化学反应的两种验证角度：反应物减少、生成物生成。
【解析】
(1) 通常状况下1体积水约溶解1体积二氧化碳，而二氧化碳与氢氧化钠反应（$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$）会消耗更多二氧化碳，导致盛氢氧化钠溶液的试管内压强减小更明显，液面上升更高，故现象为：倒扣在氢氧化钠溶液中的试管内液面上升的高度远大于倒扣在水中的试管内液面上升的高度；反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$。
(2) 乙实验中，bc段对应注入水后二氧化碳溶于水的气压变化，de段对应注入氢氧化钠溶液后二氧化碳与氢氧化钠反应的气压变化，对比两段曲线的气压下降幅度，可证明二氧化碳与氢氧化钠反应。
(3) 检验反应生成物碳酸钠，可加入足量稀盐酸（合理即可），若有气泡产生则证明反应发生；反思拓展：角度一是通过验证反应物的减少或消失，证明反应发生；角度二是通过验证有新物质生成，证明反应发生。
【答案】
(1) 倒扣在氢氧化钠溶液中的试管内液面上升的高度远大于倒扣在水中的试管内液面上升的高度；$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
(2) bc；de
(3) 足量稀盐酸（合理即可）；通过验证反应物的减少或消失，证明反应发生；通过验证有新物质生成，证明反应发生
【知识点】
二氧化碳与氢氧化钠的反应、化学方程式书写、实验探究方法
【点评】
本题为提升题，围绕无明显现象的化学反应展开探究，结合对比实验、气压曲线分析、生成物检验等方法，综合考察学生的实验分析与逻辑推理能力，是初中化学实验探究的典型题型，能有效提升学生的科学探究素养。
【难度系数】
0.5
要证明二氧化碳与氢氧化钠反应，因反应无明显现象，需通过“反应物消耗导致的压强变化”或“生成物检验”来验证。解题思路如下：
1. 甲实验为对比实验：二氧化碳溶于水时，1体积水仅溶解1体积二氧化碳，压强变化小；而二氧化碳与氢氧化钠反应会消耗更多二氧化碳，压强变化大，因此试管液面上升高度不同，以此证明反应发生；
2. 乙实验结合气压曲线分析：注入水时，二氧化碳仅溶于水，气压下降幅度小（对应bc段）；注入氢氧化钠溶液时，二氧化碳与氢氧化钠反应，气压下降幅度大（对应de段），对比两段曲线可证明反应；
3. 检验生成物：反应生成碳酸钠，可通过加酸（如稀盐酸）检验；
4. 最后总结无明显现象化学反应的两种验证角度：反应物减少、生成物生成。
【解析】
(1) 通常状况下1体积水约溶解1体积二氧化碳，而二氧化碳与氢氧化钠反应（$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$）会消耗更多二氧化碳，导致盛氢氧化钠溶液的试管内压强减小更明显，液面上升更高，故现象为：倒扣在氢氧化钠溶液中的试管内液面上升的高度远大于倒扣在水中的试管内液面上升的高度；反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$。
(2) 乙实验中，bc段对应注入水后二氧化碳溶于水的气压变化，de段对应注入氢氧化钠溶液后二氧化碳与氢氧化钠反应的气压变化，对比两段曲线的气压下降幅度，可证明二氧化碳与氢氧化钠反应。
(3) 检验反应生成物碳酸钠，可加入足量稀盐酸（合理即可），若有气泡产生则证明反应发生；反思拓展：角度一是通过验证反应物的减少或消失，证明反应发生；角度二是通过验证有新物质生成，证明反应发生。
【答案】
(1) 倒扣在氢氧化钠溶液中的试管内液面上升的高度远大于倒扣在水中的试管内液面上升的高度；$\ce{CO_{2} + 2NaOH = Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
(2) bc；de
(3) 足量稀盐酸（合理即可）；通过验证反应物的减少或消失，证明反应发生；通过验证有新物质生成，证明反应发生
【知识点】
二氧化碳与氢氧化钠的反应、化学方程式书写、实验探究方法
【点评】
本题为提升题，围绕无明显现象的化学反应展开探究，结合对比实验、气压曲线分析、生成物检验等方法，综合考察学生的实验分析与逻辑推理能力，是初中化学实验探究的典型题型，能有效提升学生的科学探究素养。
【难度系数】
0.5
