Question

2．某學生為探究鈉與CO₂的反應，利用如下裝置進行實驗．
（已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd）

（1）請將如圖各裝置連接完整（填導氣管接口編號，如a、b、c、d等）
c接f，g接d，e接a，b接h，i接、．
（2）裝置②制備CO₂時具有隨開隨用，隨關隨停的功能．簡述該裝置隨關隨停的原理關閉彈簧夾后反應生成的氣體上部壓強增大，到達一定程度后可把反應液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應；
（3）若用稀鹽酸與CaCO₃反應制備CO₂，在加稀鹽酸時，發(fā)現CaCO₃與稀鹽酸不能接觸，而稀鹽酸又不夠了，為使反應能順利進行，可向長頸漏斗中加入的試劑是ABD．
A．NaNO₃溶液      B．CCl₄C．苯             D．稀硝酸
（4）檢查裝置氣密性并裝好藥品后，點燃酒精燈之前應進行的操作是打開彈簧夾，讓CO₂充滿整個裝置，當觀察到裝置⑤中澄清石灰水變渾濁現象時才點燃酒精燈．此步操作的目的是排盡裝置中的空氣，以免空氣中O₂、H₂O干擾實驗
（5）反應過程中CO₂足量，假如反應過程中有下列兩種情況，分別寫出兩種情況下鈉與CO₂反應的化學方程式．
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中鈉的質量為0.46g，充分反應后，裝置⑤PdCl₂溶液中未觀察到黑色沉淀，將裝置①中的固體加入到足量稀鹽酸中產生224mL（標準狀況）CO₂氣體，且溶液中還有固體殘留．4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

Answer 1

分析 （1）根據實驗目的：探究鈉與CO₂的反應，設計實驗方案，完成正確的儀器連接順序，根據實驗目的，②為制取二氧化碳裝置，實驗室中常用碳酸鈣與鹽酸反應，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，然后用⑤檢驗反應產物，據此進行連接裝置；
（2）該裝置隨關隨停的原理式利用彈簧夾控制氣體壓強，使液體和固體分離停止反應，打開壓強減小液體和固體接觸繼續(xù)反應；
（3）所選試劑的作用是增大溶液體積，可以用稀硝酸和硝酸鈉溶液，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；
（4）二氧化碳與澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀，當裝置⑤中澄清石灰水變渾濁說明裝置中空氣已經排凈；原因是空氣中的二氧化碳、水與鈉反應，需要排凈空氣，避免干擾實驗；（5）Ⅰ．根據題干信息及反應現象判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式；
Ⅱ．根據n=$\frac{m}{M}$計算出鈉的物質的量，再根據n=$\frac{V}{22.4L/mol}$計算出標況下224mL二氧化碳的物質的量，從而得出反應后生成碳酸鈉的物質的量；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生成碳酸鈉和C，據此寫出反應的化學方程式．

解答 解：（1）根據實驗目的，先需要準備二氧化碳，選用二氧化碳發(fā)生裝置為②，為了便于控制反應，選用的藥品是塊狀碳酸鈣，所以只能選用稀鹽酸，生成的二氧化碳中混有氯化氫氫氣，需要經過裝置④飽和碳酸氫鈉溶液除去雜質氯化氫，然后干燥二氧化碳，選用裝置③濃硫酸，干燥后的二氧化碳通入裝置①與金屬鈉反應，反應后的氣體利用裝置⑤檢驗，所以正確的連接順序為：②④③①⑤，即c接f，g接d，e接a，b接h，i，
故答案為：cfgdeabhi；
（2）隨時進行，隨時停止的裝置，適用于固體和液體不加熱反應生成不溶于水的氣體制備反應，該裝置利用彈簧夾控制氣體壓強，使液體和固體分離停止反應，打開壓強減小液體和固體接觸繼續(xù)反應，
故答案為：關閉彈簧夾后反應生成的氣體上部壓強增大，到達一定程度后可把反應液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應；
（3）A．NaNO₃溶液：加入硝酸鈉溶液后，增大了鹽酸的體積，可以使鹽酸與碳酸鈣接觸，故A正確；
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：ABD；
（4）鈉化學性質比較活潑，能夠與空氣中的氧氣、水反應，所以點燃酒精燈之前應需要打開彈簧夾，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，當裝置裝置⑤中澄清石灰水變渾濁時，證明裝置中空氣已經排凈，
故答案為：打開彈簧夾，讓CO₂充滿整個裝置；裝置⑤中澄清石灰水變渾濁；排盡裝置中的空氣，以免空氣中O₂、H₂O干擾實驗；
（5）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中鈉的質量為0.46g，鈉的物質的量為：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生224mL（標準狀況）CO₂氣體，二氧化碳的物質的量為：n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，則反應后生成碳酸鈉的物質的量為0.01mol，說明鈉完全轉化成了碳酸鈉；
溶液中還有固體殘留，根據化合價變化可知，殘留的固體只能為C，則鈉與二氧化碳反應生成了碳酸鈉和C，反應的化學方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．

點評 本題考查了探究鈉與CO₂的反應，涉及了實驗裝置的連接、化學方程式書寫等知識，充分考查了學生的分析、理解能力和靈活應用所學知識的能力，注意依據現象判斷反應產物的方法，題目難度中等．