Question

某化學(xué)興趣小組的學(xué)生從網(wǎng)上查得如下信息：①鈉能在CO₂中燃燒．②常溫下CO能與PdCl₂溶液反應(yīng)得到黑色的Pd．經(jīng)過分析討論，他們認為鈉在CO₂中燃燒時，還原產(chǎn)物可能是碳，也可能是CO，氧化產(chǎn)物可能是Na₂CO₃．為驗證上述推斷，他們設(shè)計如下方案進行實驗，請回答下列問題．
（1）他們欲用上述裝置組裝一套新裝置：用石灰石與鹽酸反應(yīng)制取CO₂（能隨意控制反應(yīng)的進行）來證明鈉能在CO₂中燃燒并檢驗其還原產(chǎn)物，所用裝置接口連接順序為

jcdabefg（e與f可顛倒）

，制取CO₂反應(yīng)的離子方程式為

CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+H₂O+CO₂↑

．
（2）裝置連接好后，首先要進行的實驗操作是

檢查裝置的氣密性

，點燃酒精燈前，應(yīng)進行的操作是

打開F中導(dǎo)管上的止水夾

，等裝置

D中澄清石灰水變渾濁

（填寫裝置字母代號及現(xiàn)象）時，再點燃酒精燈，這步操作的目的是

排盡裝置內(nèi)的空氣

．
（3）若裝置D的PdCl₂溶液中有黑色沉淀，C中有殘留固體（只有一種物質(zhì)），則C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2Na+2CO₂═Na₂CO₃+CO

；
若裝置D的PdCl₂溶液中無黑色沉淀，C中有殘留固體（有兩種物質(zhì)），則C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

4Na+3CO₂═2Na₂CO₃+C

．
（4）后來有一位同學(xué)提出，鈉的氧化產(chǎn)物也可能是Na₂O，因此要最終確定鈉的氧化產(chǎn)物是何種物質(zhì)，還需要檢驗C中殘留的固體是否含有Na₂O，為此，他認為應(yīng)較長時間通入CO₂以確保鈉反應(yīng)完，然后按照如下方案進行實驗，可確定殘留固體中是否含有Na₂O，他的實驗方案是

將殘留固體溶于水，在所得水溶液中加入過量BaCl₂溶液，再向溶液中滴加2滴酚酞試液，若溶液變紅色，則殘留固體中含有Na₂O，否則不含Na₂O（其他合理答案也可）

．

Answer 1

分析：（1）先選擇二氧化碳發(fā)生裝置，然后對制取的二氧化碳進行進行除雜、干燥，再通入大試管讓鈉與二氧化碳反應(yīng)，最后檢驗反應(yīng)產(chǎn)物，按照此順序進行連接裝置；寫出碳酸鈣與稀鹽酸的離子方程式；
（2）實驗前必須檢查裝置的氣密性；鈉易與氧氣反應(yīng)，故點燃酒精燈前，應(yīng)該用CO₂將裝置內(nèi)空氣排出，據(jù)此完成實驗操作及實驗現(xiàn)象；
（3）根據(jù)裝置D的PdCl₂溶液中是否有黑色沉淀及C中有殘留固體種類判斷金屬鈉與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)物，根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）先加入過量氯化鋇溶液除去碳酸根離子，然后根據(jù)溶液是否顯示堿性判斷殘留固體中是否含有Na₂O．

解答：解：（1）裝置F可通過關(guān)閉或打開導(dǎo)管上的止水夾實現(xiàn)對制氣反應(yīng)的控制，所以制取裝置選用F，制取的CO₂中含有HCl、H₂O（g），可分別用飽和NaHCO₃溶液、濃硫酸除去，所用裝置接口連接順序為：jcdabefg（e與f可顛倒）；制取二氧化碳的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，
故答案為：jcdabefg（e與f可顛倒）；CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
（2）裝置連接好后，首先需要檢驗裝置的氣密性；由于鈉易與氧氣反應(yīng)，故點燃酒精燈前，先打開F中導(dǎo)管上的止水夾，用CO₂將裝置內(nèi)空氣排出，當D中澄清石灰水變渾濁時，表明裝置中空氣已排盡，
故答案為：檢查裝置的氣密性；打開F中導(dǎo)管上的止水夾；D中澄清石灰水變渾濁；排盡裝置內(nèi)的空氣；
（3）當C中殘留固體只有一種而D中的PdCl₂溶液中有黑色沉淀時，表明反應(yīng)的產(chǎn)物是Na₂CO₃與CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2CO₂═Na₂CO₃+CO；當C中固體有兩種而D中的PdCl₂溶液中沒有黑色固體出現(xiàn)時，表明生成物是Na₂CO₃與單質(zhì)碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Na+3CO₂═2Na₂CO₃+C，
故答案為：2Na+2CO₂═Na₂CO₃+CO；4Na+3CO₂═2Na₂CO₃+C；
（4）將C中殘留固體溶于水，加過量鋇鹽除去CO₃^2-，再檢驗溶液是否呈堿性，若呈堿性，則表明固體中有Na₂O，否則不含Na₂O，
故答案為：將殘留固體溶于水，在所得水溶液中加入過量BaCl₂溶液，再向溶液中滴加2滴酚酞試液，若溶液變紅色，則殘留固體中含有Na₂O，否則不含Na₂O（其他合理答案也可）．

點評：本題考查了堿金屬及其化合物的性質(zhì)，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題．試題基礎(chǔ)性強，在注重對學(xué)生基礎(chǔ)知識訓(xùn)練和檢驗的同時，側(cè)重對學(xué)生實驗答題能力的培養(yǎng)和方法與技巧的指導(dǎo)和訓(xùn)練，有利于提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力和應(yīng)試能力，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)．