Question

某興趣小組的學生根據(jù)活潑金屬Mg與CO₂發(fā)生反應，推測活潑金屬鈉也能與CO₂發(fā)生反應，因此實驗小組用下列裝置進行“鈉與二氧化碳反應”的實驗探究（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，反應生成黑色的金屬鈀，此反應也可用來檢測微量CO的存在．

請回答下列問題：
（1）通常實驗室制取CO₂氣體的離子方程式是

 

，裝置B中應盛放的試劑是

 

溶液，裝置C中應盛放的試劑是

 

．
（2）檢查裝置的氣密性完好并裝入藥品后，在點燃酒精噴燈前，必須進行的操作是

 

，待裝置

 

（填寫字母）中出現(xiàn)

 

現(xiàn)象時，再點燃酒精噴燈，這步操作的目的是

 

．
（3）待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通二氧化碳，直至反應管冷卻．停止加熱前是否需要先斷開D和E的連接處？為什么？

 

．
（4）假設(shè)CO₂氣體為足量，在實驗過程中分別產(chǎn)生以下①、②兩種不同情況，請分析并回答問題：
①若裝置F中溶液無明顯變化，取少量固體生成物與足量的鹽酸反應后，有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體有剩余，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式是

 

．
②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后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體無剩余，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式是

 

．

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：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，可能發(fā)生4Na+3CO₂

高溫  .

2Na₂CO₃+C或2Na+2CO₂

高溫  .

Na₂CO₃+CO；鈉為活潑金屬，反應需要排盡裝置內(nèi)的空氣，裝置E：當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；裝置F：若裝置F中溶液無明顯變化，取少量固體生成物與足量的鹽酸反應后，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

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后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體無剩余，發(fā)生2Na+2CO₂

高溫  .

Na₂CO₃+CO；
（1）實驗室常用碳酸鈣與稀鹽酸反應制取二氧化碳，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，根據(jù)除雜物質(zhì)選擇試劑；
（2）為避免空氣的影響，實驗前先通二氧化碳充滿裝置后，再點燃酒精噴燈；
（3）根據(jù)該實驗的實驗步驟中的注意事項考慮：實驗完畢不能立即停止通二氧化碳，實驗結(jié)束后持續(xù)通入二氧化碳，不會使液體倒吸，不需要斷開；
（4）①裝置F中無明顯現(xiàn)象，證明沒有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，說明生成碳酸鈉，裝置F中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應產(chǎn)物為碳酸鈉和CO．

解答： 解：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，可能發(fā)生4Na+3CO₂

高溫  .

2Na₂CO₃+C或2Na+2CO₂

高溫  .

Na₂CO₃+CO；鈉為活潑金屬，反應需要排盡裝置內(nèi)的空氣，裝置E：當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；裝置F：若裝置F中溶液無明顯變化，取少量固體生成物與足量的鹽酸反應后，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

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后，也有能使澄清石灰水變渾濁的氣體放出，且固體無剩余，發(fā)生2Na+2CO₂

高溫  .

Na₂CO₃+CO；
（1）實驗室常用碳酸鈣與稀鹽酸反應制取二氧化碳，反應方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；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↑；飽和NaHCO₃；濃H₂SO₄；
（2）為了避免空氣中氧氣、水蒸氣影響探究二氧化碳和鈉反應的產(chǎn)物分析，需要先把裝置中空氣排出，所以打開Ⅲ的導氣管活塞，先通一會CO₂氣體，使裝置充滿二氧化碳氣體后再點燃酒精噴燈；
故答案為：打開止水夾；E；澄清的石灰水變渾濁；排出該裝置中的空氣；
（3）該實驗推測活潑金屬鈉也能與CO₂發(fā)生反應，實驗完畢不能立即停止通二氧化碳，實驗結(jié)束后持續(xù)通入二氧化碳，直至反應管冷卻，所以E中的溶液不會倒吸到D管，不需要斷開，
故答案為：不需要，因為有二氧化碳不斷地通入，所以E中的溶液不會倒吸到D管；
（4）①裝置F中無明顯現(xiàn)象，證明沒有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，反應的方程式為4Na+3CO₂

高溫  .

2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂

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，說明生成碳酸鈉，裝置F中有黑色沉淀，說明PdCl₂溶液能被CO還原得到黑色的Pd，所以反應產(chǎn)物為碳酸鈉和CO，反應的化學方程式為2Na+2CO₂

高溫  .

Na₂CO₃+CO，故答案為：2Na+2CO₂

高溫  .

Na₂CO₃+CO．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設(shè)計驗證分析應用，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．