Question

根據(jù)Mg能在CO₂中燃燒，某興趣小組推測Na應(yīng)該也能在CO₂中燃燒，且固體產(chǎn)物可能為C、Na₂O和Na₂CO₃中的兩種或三種．該小組用如圖1裝置進(jìn)行了實驗探究．已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd．

回答下列問題：
（1）為了使反應(yīng)隨開隨用，隨關(guān)隨停，上圖虛線方框內(nèi)應(yīng)選用

 

裝置（填圖2中的字母代號），如何檢驗所選裝置的氣密性

 

．
（2）裝置2中所盛試劑為

 

．
A．NaOH溶液   B．飽和NaHCO₃溶液   C．飽和Na₂CO₃溶液   D．飽和NaCl溶液
（3）檢測裝置的氣密性完好并裝好藥品后，在點燃酒精燈前應(yīng)先進(jìn)行裝置1中的反應(yīng)操作，待觀察到

 

現(xiàn)象時，再點燃酒精燈，這步操作的目的是

 

．
（4）由實驗現(xiàn)象和進(jìn)一步的探究得出反應(yīng)機理．
A．裝置6中有黑色沉淀生成；
B．取反應(yīng)后直玻管中的固體物質(zhì)23.0g溶于足量的水中，無氣泡產(chǎn)生且得到澄清的溶液；將溶液加水稀釋配成250mL的溶液：
C．取25.00mL步驟B的溶液，滴加足量BaCl₂溶液，將生成的白色沉淀過濾、洗滌、干燥，稱量得固體質(zhì)量為1.97g．
①步驟C中不溶物干燥前必須經(jīng)過洗滌，如何檢驗該沉淀是否洗滌干凈

 

．
②該探究得出鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關(guān)隨�！钡奶攸c，應(yīng)該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，根據(jù)裝置特點確定檢驗所選裝置的氣密性的方法；
（2）由實驗方案圖可知裝置b是除去二氧化碳中的HCl，應(yīng)用飽和的碳酸氫鈉溶液；
（3）由實驗方案圖可知，a為二氧化碳發(fā)生裝置，d為二氧化碳與鈉反應(yīng)裝置，加入d裝置的二氧化碳應(yīng)干燥，沒有其其它，故裝置b是除去二氧化碳其它中的HCl，應(yīng)用飽和的碳酸氫鈉溶液，c為干燥裝置，吸收水蒸氣．反應(yīng)需要排盡裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)e裝置中產(chǎn)生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱d處的酒精燈發(fā)生反應(yīng)；
（4）取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現(xiàn)渾濁說明沉淀洗滌干凈；根據(jù)步驟A裝置6中有黑色沉淀生成，可知鈉與二氧化碳反應(yīng)生成了一氧化碳；
步驟C中最終所得固體質(zhì)量為1.97g為碳酸鋇，說明反應(yīng)生成碳酸鈉，根據(jù)碳元素守恒可知碳酸鈉的物質(zhì)的量0.01mol，故23g固體物質(zhì)中碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.1mol，其質(zhì)量10.6g，根據(jù)步驟B取反應(yīng)后直玻管中的固體物質(zhì)23.0g溶于足量的水中，無氣泡產(chǎn)生且得到澄清的溶液，可知固體中有氧化鈉，質(zhì)量為：23-10.6=12.4g，物質(zhì)的量為

12.4g

62g/mol

=0.2mol；根據(jù)Na₂O和Na₂CO₃物質(zhì)的量之比為 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和電子守恒配平反應(yīng)方程式為：6Na+4CO₂

△   .

2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

解答： 解：（1）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關(guān)隨停”的特點，應(yīng)該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，A中只能控制反應(yīng)的速率，但不能控制反應(yīng)的隨時進(jìn)行與停止；而C中當(dāng)打開止水夾時，酸就和有孔塑料板上的石灰石反應(yīng)生成氣體，當(dāng)關(guān)閉止水夾時，生成的氣體就無法從導(dǎo)管中排出，從而使裝置內(nèi)的壓強增大，把酸液擠到長頸漏斗中，使固液分離，故選C．檢驗所選裝置的氣密性的方法為：關(guān)閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好，
故答案為：C；關(guān)閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好；
（2）由實驗方案圖可知，a為二氧化碳發(fā)生裝置，d為二氧化碳與鈉反應(yīng)裝置，加入d裝置的二氧化碳應(yīng)干燥，沒有其它，故裝置b是除去二氧化碳中的HCl，應(yīng)用飽和的碳酸氫鈉溶液，
故答案為：B；
（3）由分析可知，反應(yīng)需要排盡裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)裝置⑤中產(chǎn)生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱d處的酒精燈發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：裝置⑤中產(chǎn)生白色沉淀；排盡裝置內(nèi)的空氣；
（4）①檢驗該沉淀是否洗滌干凈 取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現(xiàn)渾濁說明沉淀洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現(xiàn)渾濁說明沉淀洗滌干凈；
②根據(jù)步驟A裝置6中有黑色沉淀生成，可知鈉與二氧化碳反應(yīng)生成了一氧化碳；步驟C中最終所得固體質(zhì)量為1.97g為碳酸鋇，說明反應(yīng)生成碳酸鈉，根據(jù)碳元素守恒可知，碳酸鈉的物質(zhì)的量=

1.97g

197g/mol

=0.01mol，故23g固體物質(zhì)中碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.01mol×

250

25

=0.1mol，其質(zhì)量=0.1mol×106g/mol=10.6g；
根據(jù)步驟B取反應(yīng)后直玻管中的固體物質(zhì)23.0g溶于足量的水中，無氣泡產(chǎn)生且得到澄清的溶液，可知固體中有氧化鈉，質(zhì)量為：23-10.6=12.4g，物質(zhì)的量為

12.4g

62g/mol

=0.2mol；根據(jù)Na₂O和Na₂CO₃物質(zhì)的量之比為 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和電子守恒配平反應(yīng)方程式為：6Na+4CO₂

△   .

2Na₂O+Na₂CO₃+3CO，
故答案為：6Na+4CO₂

△   .

2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

點評：本題考查物質(zhì)組成與探究，涉及對實驗方案的理解、實驗基本操作、化學(xué)計算與數(shù)據(jù)處理等，確定生成物的成分以發(fā)生的反應(yīng)是難度，也是易錯點，題目難度較大．