二氧化碳和氢氧化钠反应 (2)
反应产物的判断依据及反应机理详解
一、反应产物的判断依据
当CO₂与NaOH发生反应时，其产物的判断主要依赖于CO₂与NaOH的物质的量之比。
1. 当CO₂与NaOH的物质的量比小于1:2时，表明CO₂的量不足。CO₂与NaOH反应生成碳酸钠（Na₂CO₃）和水，化学方程式为：CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O。
2. 当CO₂与NaOH的物质的量比介于1:2到1:1之间时，反应分为两步进行。生成Na₂CO₃，化学方程式为：CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O。接着，过量的CO₂会继续与Na₂CO₃反应，生成碳酸氢钠（NaHCO₃），化学方程式为：CO₂ + Na₂CO₃ + H₂O → 2NaHCO₃。最终产物为Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物。
3. 当CO₂与NaOH的物质的量比大于1:1时，意味着CO₂的量过量。直接生成碳酸氢钠（NaHCO₃），化学方程式为：CO₂ + NaOH → NaHCO₃。
二、反应机理与现象
反应机理方面，当NaOH固体暴露于CO₂时，首先会发生潮解生成溶液。随后，溶液与CO₂反应生成Na₂CO₃。若持续通入CO₂，生成的Na₂CO₃会进一步转化为NaHCO₃。当溶液达到饱和后，会析出白色晶体。
实验现象方面，初始通入CO₂时，由于Na₂CO₃溶于水，通常无明显现象。当CO₂过量时，可能会析出NaHCO₃固体。
三、反应的本质与离子方程式
从离子方程式的角度来看，少量CO₂时，其反应本质为：CO₂ + 2OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O。而当CO₂过量时，反应本质变为：CO₂ + OH⁻ → HCO₃⁻。
四、应用与注意事项
这一化学反应在实际应用中有着广泛的用途。例如，可以通过控制NaOH的用量来吸收CO₂气体。由于固体NaOH容易与空气中的CO₂发生反应导致变质，因此需密封保存。
理解这一化学反应的机理、产物判断依据以及注意事项，对于正确应用这一反应具有重要意义。