Question

13．某學(xué)生為了探究鈉與CO₂的反應(yīng)，利用如圖裝置進行實驗．（已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd）

（1）請將上圖各裝置連接完整（填寫裝置中字母）：c接f，g接d，e接a，b接h．
（2）若用稀鹽酸與CaCO₃反應(yīng)制備CO₂，在加稀鹽酸時，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)能順利進行，可向長頸漏斗中加入的試劑是BD．
A．H₂SO₄溶液      B．CCl₄ C．苯      D．稀硝酸
（3）檢查裝置氣密性并裝好藥品后，點燃酒精燈之前應(yīng)進行的操作是打開彈簧夾，讓CO₂充滿整個裝置，當(dāng)觀察到裝置⑤中澄清石灰水開始變渾濁時再點燃酒精燈．
（4）若反應(yīng)過程中CO₂足量，探究鈉與CO₂充分反應(yīng)后，生成的固體物質(zhì)的可能的情況，某同學(xué)提出以下猜想：
①生成的固體物質(zhì)為Na₂CO₃
②生成的固體物質(zhì)為Na₂CO₃和C的混合物
③生成的固體物質(zhì)為Na₂CO₃和Na₂O的混合物
④生成的固體物質(zhì)為Na₂O和C的混合物
你認(rèn)為正確的是①②（填序號）．
假如反應(yīng)過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，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)實驗?zāi)康�，②為制取二氧化碳裝置，實驗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中進行鈉與二氧化碳的反應(yīng)，然后用⑤檢驗反應(yīng)產(chǎn)物，據(jù)此進行連接裝置；
（2）所選試劑的作用是增大溶液體積，可以用稀硝酸，加入H₂SO₄溶液后生成硫酸鈣微溶，會阻止反應(yīng)進一步進行，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；
（3）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，避免干擾實驗；
（4）根據(jù)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉分析；
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=$\frac{m}{M}$計算出鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)n=$\frac{V}{22.4L/mol}$計算出標(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）探究鈉與CO₂的反應(yīng)，首先用鹽酸和碳酸鈣在②中反應(yīng)制取二氧化碳?xì)怏w，制取的二氧化碳中混有揮發(fā)出來的HCl，需要用裝置④中的飽和碳酸氫鈉溶液除去HCl，然后用③濃硫酸干燥，再在①中進行鈉與二氧化碳的反應(yīng)，最后用裝置⑤檢驗反應(yīng)產(chǎn)物，所以裝置的連接順序為：g、d、e、a（b）、b（a）、h，
故答案為：g、d、e、a（b）、b（a）、h；
（2）A．H₂SO₄溶液：加入H₂SO₄溶液后生成硫酸鈣微溶，會阻止反應(yīng)進一步進行，故A錯誤；
B．CCl₄：四氯化碳的密度大于稀鹽酸，加入四氯化碳后會，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，無法使稀鹽酸與碳酸鈣接觸，故C錯誤；
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：BD；
（3）鈉化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能夠與空氣中的氧氣、水反應(yīng)，所以點燃酒精燈之前應(yīng)需要打開彈簧夾，讓CO₂充滿整個裝置，以便排盡裝置中的空氣，避免空氣中O₂、H₂O干擾實驗；當(dāng)裝置裝置⑤中澄清石灰水變渾濁時，證明裝置中空氣已經(jīng)排凈，
故答案為：裝置⑤中澄清石灰水開始變渾濁；
（4）因為氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，所以反應(yīng)過程中CO₂足量，探究鈉與CO₂充分反應(yīng)不可能生成氧化鈉固體，故①②可能，③④不可能；故答案為：①②；
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．

點評 本題通過探究鈉與CO₂的反應(yīng)，考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計原則，題目難度中等，正確理解題干信息為解答關(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)實驗方案的設(shè)計原則，（4）為易錯點，需要根據(jù)題中信息及反應(yīng)現(xiàn)象判斷反應(yīng)物、生成物，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力．