Question

2．某學(xué)生為探究鈉與CO₂的反應(yīng)，利用如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd）

（1）請(qǐng)將如圖各裝置連接完整（填導(dǎo)氣管接口編號(hào)，如a、b、c、d等）
c接f，g接d，e接a，b接h，i接、．
（2）裝置②制備CO₂時(shí)具有隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停的功能．簡(jiǎn)述該裝置隨關(guān)隨停的原理關(guān)閉彈簧夾后反應(yīng)生成的氣體上部壓強(qiáng)增大，到達(dá)一定程度后可把反應(yīng)液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應(yīng)；
（3）若用稀鹽酸與CaCO₃反應(yīng)制備CO₂，在加稀鹽酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)CaCO₃與稀鹽酸不能接觸，而稀鹽酸又不夠了，為使反應(yīng)能順利進(jìn)行，可向長(zhǎng)頸漏斗中加入的試劑是ABD．
A．NaNO₃溶液      B．CCl₄C．苯             D．稀硝酸
（4）檢查裝置氣密性并裝好藥品后，點(diǎn)燃酒精燈之前應(yīng)進(jìn)行的操作是打開(kāi)彈簧夾，讓CO₂充滿整個(gè)裝置，當(dāng)觀察到裝置⑤中澄清石灰水變渾濁現(xiàn)象時(shí)才點(diǎn)燃酒精燈．此步操作的目的是排盡裝置中的空氣，以免空氣中O₂、H₂O干擾實(shí)驗(yàn)
（5）反應(yīng)過(guò)程中CO₂足量，假如反應(yīng)過(guò)程中有下列兩種情況，分別寫出兩種情況下鈉與CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式．
Ⅰ．裝置⑤PdCl₂溶液中觀察到有黑色沉淀，裝置①中固體成分只有一種，且向固體中加入稀鹽酸產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO
Ⅱ．裝置①中鈉的質(zhì)量為0.46g，充分反應(yīng)后，裝置⑤PdCl₂溶液中未觀察到黑色沉淀，將裝置①中的固體加入到足量稀鹽酸中產(chǎn)生224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂氣體，且溶液中還有固體殘留．4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄库c與CO₂的反應(yīng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成正確的儀器連接順序，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，②為制取二氧化碳裝置，實(shí)驗(yàn)室中常用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，二氧化碳中混有氯化氫，需要用裝置④除去，然后用裝置③干燥，然后在①中進(jìn)行鈉與二氧化碳的反應(yīng)，然后用⑤檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)物，據(jù)此進(jìn)行連接裝置；
（2）該裝置隨關(guān)隨停的原理式利用彈簧夾控制氣體壓強(qiáng)，使液體和固體分離停止反應(yīng)，打開(kāi)壓強(qiáng)減小液體和固體接觸繼續(xù)反應(yīng)；
（3）所選試劑的作用是增大溶液體積，可以用稀硝酸和硝酸鈉溶液，由于四氯化碳的密度大于鹽酸，也可以加入四氯化碳溶液，但是苯的密度小于鹽酸，加入苯不能使稀鹽酸與碳酸鈣接觸；
（4）二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，當(dāng)裝置⑤中澄清石灰水變渾濁說(shuō)明裝置中空氣已經(jīng)排凈；原因是空氣中的二氧化碳、水與鈉反應(yīng)，需要排凈空氣，避免干擾實(shí)驗(yàn)；（5）Ⅰ．根據(jù)題干信息及反應(yīng)現(xiàn)象判斷反應(yīng)物、生成物，然后寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
Ⅱ．根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)n=$\frac{V}{22.4L/mol}$計(jì)算出標(biāo)況下224mL二氧化碳的物質(zhì)的量，從而得出反應(yīng)后生成碳酸鈉的物質(zhì)的量；溶液中還有固體殘留，該固體只能為C，說(shuō)明鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和C，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，先需要�?zhǔn)備二氧化碳，選用二氧化碳發(fā)生裝置為②，為了便于控制反應(yīng)，選用的藥品是塊狀碳酸鈣，所以只能選用稀鹽酸，生成的二氧化碳中混有氯化氫氫氣，需要經(jīng)過(guò)裝置④飽和碳酸氫鈉溶液除去雜質(zhì)氯化氫，然后干燥二氧化碳，選用裝置③濃硫酸，干燥后的二氧化碳通入裝置①與金屬鈉反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體利用裝置⑤檢驗(yàn)，所以正確的連接順序?yàn)椋孩冖堍邰佗�，即c接f，g接d，e接a，b接h，i，
故答案為：cfgdeabhi；
（2）隨時(shí)進(jìn)行，隨時(shí)停止的裝置，適用于固體和液體不加熱反應(yīng)生成不溶于水的氣體制備反應(yīng)，該裝置利用彈簧夾控制氣體壓強(qiáng)，使液體和固體分離停止反應(yīng)，打開(kāi)壓強(qiáng)減小液體和固體接觸繼續(xù)反應(yīng)，
故答案為：關(guān)閉彈簧夾后反應(yīng)生成的氣體上部壓強(qiáng)增大，到達(dá)一定程度后可把反應(yīng)液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應(yīng)；
（3）A．NaNO₃溶液：加入硝酸鈉溶液后，增大了鹽酸的體積，可以使鹽酸與碳酸鈣接觸，故A正確；
B．CCl₄：四氯化碳的密度大于稀鹽酸，加入四氯化碳后會(huì)，四氯化碳層在混合液下層，從而使鹽酸與碳酸鈣接觸，故B正確；
C．苯：苯的密度小于鹽酸，加入苯后，苯在混合液上層，無(wú)法使稀鹽酸與碳酸鈣接觸，故C錯(cuò)誤；
D．稀硝酸：加入稀硝酸后，可以增大溶液體積，使溶液與碳酸鈣接觸，故D正確；
故答案為：ABD；
（4）鈉化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能夠與空氣中的氧氣、水反應(yīng)，所以點(diǎn)燃酒精燈之前應(yīng)需要打開(kāi)彈簧夾，讓CO₂充滿整個(gè)裝置，以便排盡裝置中的空氣，避免空氣中O₂、H₂O干擾實(shí)驗(yàn)，當(dāng)裝置裝置⑤中澄清石灰水變渾濁時(shí)，證明裝置中空氣已經(jīng)排凈，
故答案為：打開(kāi)彈簧夾，讓CO₂充滿整個(gè)裝置；裝置⑤中澄清石灰水變渾濁；排盡裝置中的空氣，以免空氣中O₂、H₂O干擾實(shí)驗(yàn)；
（5）Ⅰ．裝置⑤PdCl₂溶液中觀察到有黑色沉淀，PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd，則黑色沉淀為Pd，鈉與二氧化碳反應(yīng)生成了CO；裝置①中固體成分只有一種，且向固體中加入稀鹽酸產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該氣體為二氧化碳，則鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和CO，2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO，
故答案為：2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；
Ⅱ．裝置①中鈉的質(zhì)量為0.46g，鈉的物質(zhì)的量為：n（Na）=$\frac{0.46g}{23g/mol}$=0.02mol，
將裝置①中的固體加入到足量稀鹽酸中產(chǎn)生224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂氣體，二氧化碳的物質(zhì)的量為：n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，則反應(yīng)后生成碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.01mol，說(shuō)明鈉完全轉(zhuǎn)化成了碳酸鈉；
溶液中還有固體殘留，根據(jù)化合價(jià)變化可知，殘留的固體只能為C，則鈉與二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鈉和C，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究鈉與CO₂的反應(yīng)，涉及了實(shí)驗(yàn)裝置的連接、化學(xué)方程式書寫等知識(shí)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力和靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，注意依據(jù)現(xiàn)象判斷反應(yīng)產(chǎn)物的方法，題目難度中等．