Question

13．某研究性學(xué)習(xí)小組對鈉在CO₂氣體中燃燒進行了下列實驗：

操作過程	實驗現(xiàn)象
將干燥純凈的CO2緩緩?fù)ㄟ^放有鈉的已排盡空氣的干燥玻璃管中，加熱	鈉燃燒，火焰為黃色
反應(yīng)后冷卻	管壁附有黑色顆粒和白色物質(zhì)

（1）該小組同學(xué)對管壁的白色物質(zhì)的成分進行討論并提出假設(shè)：
Ⅰ．白色物質(zhì)可能是Na₂O；
Ⅱ．白色物質(zhì)可能是Na₂CO₃
Ⅲ．白色物質(zhì)還可能是Na₂O和Na₂CO₃混合物
（2）為確定該白色物質(zhì)的成分，該小組進行了如下實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象
①少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加過量的CaC12溶液出現(xiàn)白色沉淀	出現(xiàn)白色沉淀
②靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液	無明顯現(xiàn)象

①通過對上述實驗的分析，你認為上述三個假設(shè)中，Ⅱ成立．
②則鈉在CO₂中燃燒的化學(xué)方程式為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
③丙同學(xué)認為白色物質(zhì)有可能是氫氧化鈉，你認為是否合理并說出理由不正確，因為反應(yīng)物中無H元素（或違背質(zhì)量守恒定律）．
（3）丁同學(xué)稱取Na₂O樣品mg（假設(shè)只含有Na₂O₂雜質(zhì)），請你與他合作從下面選用合適的儀器和試劑，設(shè)計一種可選用的實驗儀器組合，填寫下表以完成樣品中Na₂O含量的測定．可選用的試劑：

a．濃硫酸   b．水   c．鹽酸標(biāo)準溶液   d．NaOH 標(biāo)準溶液  e．酚酞  f．堿石灰  g．稀鹽酸

實驗過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式	實驗所需儀器（用字母表示）	實驗所需試劑（用字表示）	實驗需直接測定的有關(guān)物理量（用文字說明）

（4）某學(xué)生設(shè)計了以下實驗方案來測定該試樣中Na₂O的質(zhì)量分數(shù)，其操作流程和實驗數(shù)據(jù)如下：
7.75gNa₂O樣品$\stackrel{在氧氣中充分灼燒}{→}$固體$\stackrel{冷卻}{→}$稱量得固體9.35g．該Na₂O產(chǎn)品中Na₂O的質(zhì)量分數(shù)為80%．

Answer 1

分析 （1）白色固體還可能是氧化鈉與碳酸鈉的混合物；
（2）①氧化鈉能與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉不能與氯化鈣反應(yīng)；
②依據(jù)方案①②的反應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)論，分析和推斷鈉在二氧化碳中燃燒生成碳酸鈉和碳；
③依據(jù)反應(yīng)物中的元素守恒分析判斷生成物的組成元素；
（3）稱取Na₂O樣品mg（假設(shè)只含有Na₂O₂雜質(zhì)），完成樣品中Na₂O含量的測定，可以稱取樣品于儀器D中，通過加入水反應(yīng)完全后，測定反應(yīng)前后錐形瓶的質(zhì)量得到放出氧氣質(zhì)量，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計算過氧化鈉質(zhì)量得到氧化鈉質(zhì)量分數(shù)；或選擇GC裝置，一定質(zhì)量樣品中滴入水反應(yīng)后測定生成氧氣的體積換算為標(biāo)準狀況計算得到氧氣量，依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系計算得到過氧化鈉質(zhì)量，得到氧化鈉質(zhì)量分數(shù)；或利用標(biāo)準鹽酸溶液滴定反應(yīng)后溶液中生成的氫氧化鈉的量，結(jié)合元素守恒列式計算得到氧化鈉和過氧化鈉的質(zhì)量，得到氧化鈉質(zhì)量分數(shù)；
（4）7.75g樣品在空氣中充分灼燒得到過氧化鈉，冷卻稱量固體質(zhì)量9.35g，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計算氧化鈉質(zhì)量分數(shù)；

解答 解：（1）鈉在二氧化碳中燃燒這一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物中只含有鈉元素、碳元素和氧元素，沒有氫元素，可能生成氧化鈉或碳酸鈉或二者的混合物，
故答案為：Na₂O和Na₂CO₃的混合物；
（2）①氧化鈉能與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉不能與氯化鈣溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，且其水溶液顯堿性，碳酸鈉能與氯化鈣反應(yīng)生成氯化鈉和碳酸鈣白色沉淀，故Ⅱ成立，故答案為：Ⅱ；
②依據(jù)現(xiàn)象和實驗分析判斷鈉在二氧化碳氣體中燃燒生成碳酸鈉和碳單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
③丙同學(xué)認為白色物質(zhì)有可能是氫氧化鈉．是錯誤的，在反應(yīng)過程中，是鈉在二氧化碳氣體中 的燃燒反應(yīng)，無氫元素的存在，實驗依據(jù)元素守恒可置換不可能生成氫氧化鈉，
故答案為：不正確，因為反應(yīng)物中無H元素（或違背質(zhì)量守恒定律）；
（3）稱取Na₂O樣品mg（假設(shè)只含有Na₂O₂雜質(zhì)），完成樣品中Na₂O含量的測定，可以稱取樣品于儀器D中，通過加入水反應(yīng)完全后，測定反應(yīng)前后錐形瓶的質(zhì)量得到放出氧氣質(zhì)量，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計算過氧化鈉質(zhì)量得到氧化鈉質(zhì)量分數(shù)；或選擇GC裝置，一定質(zhì)量樣品中滴入水反應(yīng)后測定生成氧氣的體積換算為標(biāo)準狀況計算得到氧氣量，依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系計算得到過氧化鈉質(zhì)量，得到氧化鈉質(zhì)量分數(shù)；或利用標(biāo)準鹽酸溶液滴定反應(yīng)后溶液中生成的氫氧化鈉的量，結(jié)合元素守恒列式計算得到氧化鈉和過氧化鈉的質(zhì)量，得到氧化鈉質(zhì)量分數(shù)，實驗過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，實驗所需儀器，實驗所需試劑，實驗需直接測定的有關(guān)物理量如表所示：

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑， Na2O+H2O=2NaOH	A、D	b	①反應(yīng)前錐形瓶、樣品和水的總質(zhì)量 ②反應(yīng)后錐形瓶和溶液的總質(zhì)量
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑， Na2O+H2O=2NaOH	G、C	b	量筒中收集到的氣體的體積
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑， Na2O+H2O=2NaOH， NaOH+HCl=NaCl+H2O	D、H	b、c、e	中和錐形瓶中樣品與水反應(yīng)后所得溶液使用的鹽酸標(biāo)準溶液的體積

故答案為：

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑， Na2O+H2O=2NaOH	A、D	b	①反應(yīng)前錐形瓶、樣品和水的總質(zhì)量 ②反應(yīng)后錐形瓶和溶液的總質(zhì)量
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑， Na2O+H2O=2NaOH	G、C	b	量筒中收集到的氣體的體積
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑， Na2O+H2O=2NaOH， NaOH+HCl=NaCl+H2O	D、H	b、c、e	中和錐形瓶中樣品與水反應(yīng)后所得溶液使用的鹽酸標(biāo)準溶液的體積

（4）7.75g樣品在空氣中充分灼燒得到過氧化鈉，冷卻稱量固體質(zhì)量9.35g，化學(xué)方程式為：2Na₂O+O₂=2Na₂O₂，質(zhì)量增加為反應(yīng)的氧氣質(zhì)量，氧氣物質(zhì)的量=$\frac{9，35g-7.75g}{32g/mol}$=0.05mol，則原樣品中氧化鈉為0.1mol，質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.1mol×62g/mol}{7.75g}$×100%=80%，
故答案為：80%；

點評 本題考查物質(zhì)的組成探究，為高頻考點，題目難度中等，試題側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，注重于物質(zhì)性質(zhì)的綜合應(yīng)用，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象正確判斷反應(yīng)產(chǎn)物是解答本題的關(guān)鍵．