Question

20．某研究性學(xué)習(xí)小組在網(wǎng)上收集到如下信息：鈉、鎂等活潑金屬都能在CO₂氣體中燃燒，他們對(duì)鈉在CO₂氣體中燃燒后的產(chǎn)物中的白色物質(zhì)進(jìn)行了如下探究：
【實(shí)驗(yàn)】將燃燒的鈉迅速伸入裝滿CO₂的集氣瓶中，鈉在其中繼續(xù)燃燒，反應(yīng)后冷卻，瓶底附著黑色顆粒，瓶壁上粘附著白色物質(zhì)．
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：白色物質(zhì)是Na₂O．
假設(shè)2：白色物質(zhì)是Na₂CO₃．
假設(shè)3：白色物質(zhì)是Na₂O和Na₂CO₃的混合物．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)】該小組對(duì)燃燒后的白色產(chǎn)物進(jìn)行如下探究：

實(shí)驗(yàn) 方案	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象	結(jié)論
方案1	取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液	溶液變 成紅色	白色物 質(zhì)為 Na2O
方案2	①取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的CaCl2溶液	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

【思考與交流】
（1）寫出金屬鎂與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（2）甲同學(xué)認(rèn)為方案1得到的結(jié)論不正確，其理由是Na₂CO₃溶液顯堿性，也會(huì)使酚酞變紅，且也有可能是Na₂O和Na₂CO₃的混合物．
（3）乙同學(xué)認(rèn)為方案2得到的結(jié)論正確，白色物質(zhì)為Na₂CO₃．
（4）通過方案1和方案2的實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為上述三個(gè)假設(shè)中，假設(shè)2成立．你的理由是方案2①中出現(xiàn)的白色沉淀是CaCO₃或Ca（OH）₂；方案2②中滴加無色酚酞試液無明顯現(xiàn)象，說明燃燒后的白色產(chǎn)物中沒有Na₂O存在，所以燃燒后的白色產(chǎn)物中僅有Na₂CO₃，白色沉淀為CaCO₃．
（5）鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為4Na+3CO₂₌2Na₂CO₃+C．
（6）丙同學(xué)認(rèn)為白色物質(zhì)有可能是氫氧化鈉．你是否同意丙同學(xué)的觀點(diǎn)，并簡述理由：不同意，因?yàn)榉磻?yīng)物中無氫元素，違背質(zhì)量守恒定律．

Answer 1

分析 鈉在二氧化碳中燃燒生成的白色固體可能為Na₂O、Na₂CO₃或Na₂O和 Na₂CO₃混合物；
（1）鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳；
（2）碳酸鈉溶液水解呈堿性，氧化鈉溶于水反應(yīng)生成氫氧化鈉溶液呈堿性；
（3）加入過量氯化鋇有白色沉淀證明含有碳酸鈉，上層溶液酚酞不變色說明無堿生成判斷一定無氧化鈉；
（4）依據(jù)方案①②的反應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)論綜合分析判斷；假設(shè)2符合反應(yīng)現(xiàn)象，溶于水溶液呈堿性，加入過量氯化鈣沉淀后的溶液遇酚酞不變色證明不含氧化鈉；
（5）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；
（6）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．

解答 解：鈉在二氧化碳中燃燒生成的白色固體可能為Na₂O、Na₂CO₃或Na₂O和 Na₂CO₃混合物，故答案為：白色物質(zhì)是Na₂O和 Na₂CO₃混合物；
（1）鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（2）取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液溶液變紅，原因有，可以是生成的氧化鈉溶于水和水反應(yīng)生成氫氧化鈉溶液的作用，也可以碳酸鈉溶液水解顯堿性的作用，也可以是二者的混合物，所以方案1不正確，
故答案為：Na₂CO₃溶液顯堿性，也會(huì)使酚酞變紅；
（3）取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的CaCl₂溶液，出現(xiàn)白色沉淀，說明含有碳酸鈉，靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液無變化，說明一定無氧化鈉，因?yàn)檠趸�鈉和水反應(yīng)一定生成氫氧化鈉溶液，故答案為：Na₂CO₃；
（4）依據(jù)上述分析和現(xiàn)象判斷，假設(shè)2正確；因?yàn)槿∩倭堪咨�物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的CaCl₂溶液，出現(xiàn)白色沉淀，說明含有碳酸鈉，靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液無變化，說明一定無氧化鈉，因?yàn)檠趸�鈉和水反應(yīng)一定生成氫氧化鈉溶液，
故答案為：假設(shè)2；方案2①中出現(xiàn)的白色沉淀是CaCO₃，所以燃燒后的白色產(chǎn)物中Na₂CO₃存在；方案2②中滴加無色酚酞試液無明顯現(xiàn)象，說明燃燒后的白色產(chǎn)物中沒有Na₂O存在；
（5）依據(jù)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)分析判斷鈉在二氧化碳?xì)怏w中燃燒生成碳酸鈉和碳單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（6）丙同學(xué)認(rèn)為白色物質(zhì)有可能是氫氧化鈉．是錯(cuò)誤的，在反應(yīng)過程中，是鈉在二氧化碳?xì)怏w中 的燃燒反應(yīng)，無氫元素的存在，實(shí)驗(yàn)依據(jù)元素守恒可置換不可能生成氫氧化鈉，
故答案為：不同意，因?yàn)榉磻?yīng)物中無氫元素（或違背質(zhì)量守恒定律）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的組成探究，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注重于物質(zhì)性質(zhì)的綜合應(yīng)用，反應(yīng)現(xiàn)象的分析判斷，反應(yīng)產(chǎn)物的分析判斷，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是解題判斷的關(guān)鍵，題目難度中等．