浅析CO2与NaOH反应的拓展与应用

翟秀云

【内容摘要】CO2与NaOH是中学化学中两种非常重要的物质，CO2代表酸性氧化物，NaOH代表强碱，这两种物质的反应不仅能表示酸性氧化物和碱性物质之间反应的通性，而且它们反应过程中的计算也很有代表性。

【关键词】CO2与NaOH反应  Na2CO3  NaHCO3  应用

首先我们来看一下在NaOH中通入CO2时发生的反应。随着CO2在NaOH溶液中的通入，发生的反应依次为：少量的CO2发生反应：（1）CO2+2NaOH= Na2CO3+H20，随CO2的通入又发生反应：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，即通入过量的CO2时发生反应：（2）CO2+NaOH=NaHCO3由上面书写的方程式可以看出：当n（CO2）/n（NaOH）=1/2时，CO2、NaOH恰好反应生成Na2CO3;当n（CO2）/n（NaOH）=1时，CO2、NaOH恰好反应生成NaHCO3。

由上述分析我们可以得出，CO2与NaOH由于两者的比例不同，导致反应后所得溶液中的成分有四种可能。

据此，我们可以仿写出其他二元弱酸（H2S）或二元弱酸的酸性氧化物（SO2）和強碱（NaOH、KOH、Ba（OH）2 等）反应的化学方程式，而且也可以得知反应后溶液中所得成分的可能。我们利用这种反应情况来分析下面的例题：

例1：向200ml1.0mol/L的NaOH溶液中持续通入CO2气体，反应一段时间后将溶液低温蒸干，得到一定量的固体。

则：（1）若固体质量为13.7g，求参加反应的CO2的质量;

（2）若固体质量为9.04g，求参加反应的CO2的质量。

分析：

假设不通入CO2，蒸干后固体为NaOH，质量是8g，如完全生成Na2CO3则质量是10.6g固体，如完全生成NaHCO3则质量是16.8g。

（1）固体为13.7g，而10.6g<13.7g< 16.8g，由极端假设法知：产物中既有Na2CO3又有NaHCO3。设生成xmol Na2CO3，ymolNaHCO3，利用反应方程式可以列出方程有：2x+y=0.2，106x+ 84y=13.7，解得x=0.05，y=0.1。根据碳原子个数守恒定律可得CO2物质的量为0.15mol，则通入CO2的质量为6.6g。

（2）固体为9.04g，而8g<9.04g< 10.6g，同理可知蒸干溶液所得固体为NaOH和Na2CO3。设剩余的NaOH为xmol，生成的Na2CO3为ymol。列方程x+2y= 0.2，40x+106y=9.04，解得x=0.12，y=0.04。根据碳原子个数守恒定律可得CO2物质的量为0.04mol，则通入CO2的质量为1.76g。

通过例1，比较了CO2与NaOH反应时不同投料比情况下的反应，逐一分析了所得溶液可能的成分，并用数轴法表示了溶液中可能得到的成分。用表格将其一一列举，使结果一目了然，然后通过极端假设法进行分析判断，进而得出结论。

上面我们了解了CO2与NaOH溶液反应后可能得到四种不同情况下的产物，那么在这些物质中滴加盐酸时又有什么样的性质呢？我们先看这些成分遇到盐酸时发生的反应：

NaOH+HCl=NaCl+H2O，

Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，

NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，

由方程式可以看出，NaHCO3遇到盐酸就有CO2放出，Na2CO3遇到盐酸起初无气体放出，过一会有气体放出，两步消耗HCl的量比为1：1。

例2：向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2mol/L的盐酸，产生CO2体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断正确的是（  ）。

A.原NaOH溶液的浓度为0.1mol/L

B.通入CO2的体积为448mL（标准状况下）

C.通入CO2后所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n（NaOH）： n（Na2CO3）=1：3

D.通入CO2后所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n（NaHCO3）： n（Na2CO3）=2：1

解答：

结合图像和上面的分析可知反应所得溶液中溶质为Na2CO3、NaHCO3;

A.加入100mL盐酸时二氧化碳的体积达最大，此时溶液为NaCl溶液，根据溶液中氯离子、钠离子守恒，所以 n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.1L×0.2mol/L=0.02mol，所以c（NaOH）= 0.02mol/0.1L=0.2mol/L，故A正确;

B.由曲线可知从25mL到100mL为NaHCO3与盐酸反应生成二氧化碳，反应方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（CO2）=n（HCl）=（0.1L- 0.025L）×0.2mol/L=0.015mol，所以CO2气体体积为0.015mol×22.4L/mol= 0.336L=336mL，故B错误;

C.Na2CO3转化为NaHCO3消耗盐酸为25mL，生成NaHCO3转化为CO2又可以消耗盐酸25mL，故所得溶液中NaHCO3消耗盐酸的体积为75mL-25mL= 50mL，故Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为25mL：50mL=1：2，故C错误;