Question

根據(jù)Mg與CO₂的反應(yīng)推測，Na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．某興趣小組用如下裝置開實驗探究．

實驗I：操作步驟為：
①按圖連接裝置，檢驗裝置氣密性，并往各裝置中加入試劑；
②打開裝置a上活塞一段時間；
③點燃d處酒精燈，使CO₂與Na充分反應(yīng)．停止加熱，繼續(xù)通氣體使雙通管冷卻．
（1）裝置b中裝有______溶液．
（2）步驟②中，當(dāng)觀察到______時，才能進(jìn)入步驟③．
實驗Ⅱ：探究反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)機(jī)理．取反應(yīng)后雙通管中固體物質(zhì)29.2g進(jìn)行如下實驗：
①將固體溶于足量的水并過濾、洗滌，得到1.8g濾渣（干燥）；
②將濾液加水稀釋配成250mL的溶液；
③取25.00ml步驟②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3.94g．
④另取25.00mL步驟②的溶液，滴加甲基橙作為指示劑，用3.0mol?L^-1鹽酸滴定，消耗鹽酸體積為20.00mL．
（3）步驟②中固體溶于水后過濾，不溶物必須經(jīng)過洗滌，洗滌的具體操作是______．
（4）通過實驗數(shù)據(jù)分析29.2g殘留固體中，含有哪幾種固體？______．其中______固體最大，為______g
（5）該探究條件下，鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．

Answer 1

解：（1）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)，
故答案為：飽和NaHCO₃；
（2）由（1）的分析可知，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)，
故答案為：e裝置中產(chǎn)生白色沉淀；
（3）不溶物表面附著雜質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行洗滌，具體操作為：將蒸餾水沿玻璃棒注入紙漏斗中，至剛好浸沒沉淀，靜置待水濾出，重復(fù)上述操作2～3次，
故答案為：將蒸餾水沿玻璃棒注入紙漏斗中，至剛好浸沒沉淀，靜置待水濾出，重復(fù)上述操作2～3次；
（4）步驟①將固中得到1.8g濾渣（干燥）為不溶物碳．
步驟③中最終所得固體質(zhì)量為3.94g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==0.02mol，故29.2g固體物質(zhì)中碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.02mol×=0.2mol，其質(zhì)量=0.2mol×106g/mol=21.2g．
步驟④中鹽酸滴定碳酸鈉，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.02mol×2=0.04mol，實際消耗HCl為3.0mol?L^-1×0.020L=0.06mol，大于0.02mol，故溶液中含有氫氧化鈉，說明反應(yīng)中有氧化鈉生成，滴定中氫氧化鈉消耗的HCl為0.06mol-0.04mol=0.02mol，根據(jù)鈉離子守恒可知氧化鈉的物質(zhì)的量為=0.01mol，故29.2g固體物質(zhì)中氧化鈉的物質(zhì)的量為0.01mol×=0.1mol，其質(zhì)量為0.1mol×62g/mol=6.2g，且1.8g+21.2g+6.2g=29.2g，等于所取固體物質(zhì)的質(zhì)量，故生成為C、Na₂O和Na₂CO₃，且固體物質(zhì)中碳酸鈉的質(zhì)量最大，
故答案為：C、Na₂O和Na₂CO₃； Na₂CO₃；21.2；
（5）根據(jù)（4）中的計算可知產(chǎn)物為C、Na₂O和Na₂CO₃，三者物質(zhì)的量之比為：0.1mol：0.2mol=3：2：4，故反應(yīng)方程式為：12Na+7CO₂3C+2Na₂O+4Na₂CO₃，
故答案為：12Na+7CO₂3C+2Na₂O+4Na₂CO₃．
分析：（1）（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)；
（3）不溶物表面附著雜質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行洗滌，具體操作為：將蒸餾水沿玻璃棒注入紙漏斗中，至剛好浸沒沉淀，靜置待水濾出，重復(fù)上述操作2～3次；
（4）步驟①將固中得到1.8g濾渣（干燥）為不溶物碳．步驟③中最終所得固體質(zhì)量為3.94g為碳酸鋇，說明反應(yīng)生成碳酸鈉，根據(jù)碳元素守恒計算生成碳酸鈉的質(zhì)量．步驟④中鹽酸滴定碳酸鈉，可能發(fā)生與氫氧化鈉的反應(yīng)，根據(jù)碳酸鈉計算消耗的HCl，再根據(jù)滴定消耗的總的HCl，判斷是否有鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)，據(jù)此計算解答；
（5）根據(jù)（4）中的計算可知反應(yīng)產(chǎn)物，計算生成物的物質(zhì)的量關(guān)系，據(jù)此書寫方程式．
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，注意不能直接利用固體物質(zhì)質(zhì)量減去碳與碳酸鈉的質(zhì)量確定氧化鈉的質(zhì)量，題目難度較大．