Question

4．某興趣小組的學(xué)生根據(jù)活潑金屬M(fèi)g與CO₂發(fā)生反應(yīng)，推測(cè)活潑金屬鈉也能與CO₂發(fā)生反應(yīng)，因此興趣小組用下列裝置進(jìn)行“鈉與二氧化碳反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)探究（尾氣處理裝置已略去）．已知：常溫下，CO能使一些化合物中的金屬離子還原，例如：PdCl₂+CO+H₂O═Pd↓+CO₂+2HCl．反應(yīng)生成黑色的金屬鈀，此反應(yīng)也可用來(lái)檢測(cè)微量CO的存在．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）通常實(shí)驗(yàn)室制取CO₂氣體的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，為了使制氣裝置能“隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨�！�，上圖A處應(yīng)選用的裝置是Ⅲ（填寫(xiě)“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）．若要制取干燥、純凈的CO₂，裝置B、C中各盛放的試劑分別為飽和NaHCO₃、濃H₂SO₄．
（2）裝入藥品后，在點(diǎn)燃酒精噴燈前，必須進(jìn)行的操作是打開(kāi)裝置III中導(dǎo)氣管活塞待裝置E（填寫(xiě)字母）中出現(xiàn)澄清的石灰水變渾濁現(xiàn)象時(shí)，再點(diǎn)燃酒精噴燈，這步操作的目的是排出該裝置中的空氣．
（3）假設(shè)CO₂氣體為足量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別產(chǎn)生以下①、②兩種不同情況，請(qǐng)分析并回答問(wèn)題：
①若裝置F中溶液無(wú)明顯變化，裝置D中生成兩種固體物質(zhì)，取少量固體生成物與鹽酸反應(yīng)后，有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
②若裝置F中有黑色沉淀生成，裝置D中只生成一種固體物質(zhì)，取少量該固體與鹽酸反應(yīng)后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式（需注明正確的反應(yīng)條件）是2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

Answer 1

分析 裝置A：為二氧化碳發(fā)生裝置，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；裝置B：用飽和的碳酸氫鈉溶液，除去二氧化碳中的HCl，裝置C：為干燥裝置，用濃H₂SO₄吸收二氧化碳中的水蒸氣，裝置D：鈉與二氧化碳反應(yīng)，可能發(fā)生4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C或2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；鈉為活潑金屬，反應(yīng)需要排盡裝置內(nèi)的空氣，裝置E：當(dāng)E裝置中產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱D處的酒精燈發(fā)生反應(yīng)；裝置F：若裝置F中溶液無(wú)明顯變化，取少量固體生成物與足量的鹽酸反應(yīng)后，有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體有剩余，發(fā)生：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；若裝置F中有黑色沉淀生成，取少量該固體與足量的鹽酸反應(yīng)后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體無(wú)剩余，發(fā)生2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO，
（1）實(shí)驗(yàn)室常用碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，制取氣體的裝置能“隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨�！�，是利用的啟普發(fā)生器原理分析選擇裝置，制得的二氧化碳中含有氯化氫和水蒸氣，利用裝置B除氯化氫，利用裝置C除水蒸氣；
（2）裝入藥品后，在點(diǎn)燃酒精噴燈前，需要先把裝置中空氣排出，再點(diǎn)燃酒精噴燈；
（3）①裝置F中無(wú)明顯現(xiàn)象，證明沒(méi)有CO生成，裝置D中殘留固體（有兩種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，其中一種固體為碳酸鈉，另一種固體為C；
②裝置D中的殘留固體（只有一種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說(shuō)明生成碳酸鈉，裝置F中有黑色沉淀，說(shuō)明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鈉和CO．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室常用碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，反應(yīng)方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；制取氣體的裝置能“隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停”，是利用的啟普發(fā)生器原理分析選擇裝置；制得的二氧化碳中含有氯化氫和水蒸氣，利用裝置B飽和NaHCO₃除氯化氫，利用裝置C濃H₂SO₄除水蒸氣；
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；Ⅲ；飽和NaHCO₃；濃H₂SO₄；
（2）裝入藥品后，在點(diǎn)燃酒精噴燈前，需要先把裝置中空氣排出，打開(kāi)Ⅲ的導(dǎo)氣管活塞，先通一會(huì)CO₂氣，待裝置E中出現(xiàn)澄清的石灰水變渾濁現(xiàn)象時(shí)，再點(diǎn)燃酒精噴燈；
故答案為：高溫； E；澄清的石灰水變渾濁；排出該裝置中的空氣；
（3）①裝置F中無(wú)明顯現(xiàn)象，證明沒(méi)有CO生成，裝置D中殘留固體（有兩種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，
其中一種固體為碳酸鈉，另一種固體為C，反應(yīng)的方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
②由題意可知，裝置D中的殘留固體（只有一種物質(zhì)）加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，說(shuō)明生成碳酸鈉，
裝置F中有黑色沉淀，說(shuō)明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鈉和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO；
故答案為：2Na+2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)裝置的選擇，物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證分析應(yīng)用，主要是鈉及其化合物性質(zhì)的判斷理解，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．