Question

12．某研究性學習小組設計了如下裝置進行探究Na能否在CO₂中燃燒．

（1）飽和NaHCO₃溶液中發(fā)生反應的化學方程式為NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，濃硫酸的作用干燥CO₂氣體（或除水蒸氣）；
（2）用酒精燈在試管底部加熱，Na在充滿CO₂氣體的試管里劇烈地燃燒，產生大量的白煙，試管底部有黑色物質生成．試管冷卻后，試管壁上附著一層白色物質．往試管中加水，白色物質溶解于水，黑色物質不溶．過濾，得到澄清的濾液．往濾液中加澄清石灰水，溶液變渾濁．再滴入稀HCl，溶液中有氣泡出現(xiàn)．則試管壁上附著的白色物質是Na₂CO₃；已知濾紙上的黑色物質為某種非金屬單質，則該黑色物質是C（或碳）；試寫出Na與CO₂反應的化學方程式：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．
（3）經(jīng)稱量，上述實驗中所得黑色物質為3.0g．若將等量的Na與水反應，可得到標況下氣體的體積為11.2L．

Answer 1

分析 要探究鈉能否在二氧化碳中燃燒，首先要制取純凈的二氧化碳，A裝置：制取二氧化碳，需除掉二氧化碳中混有的氯化氫氣體、水；B裝置：在除氯化氫氣體時，不能用氫氧化鈉溶液，因為氫氧化鈉會和二氧化碳反應；C裝置：在除水時可以用濃硫酸作干燥劑；在點燃d裝置中的酒精燈前，必須除去系統(tǒng)內的空氣，防止鈉與空氣中的氧氣反應；通過對生成物進行了探究實驗可得出鈉與二氧化碳反應生成了碳酸鈉和碳．
（1）石灰石和鹽酸反應制取二氧化碳，鹽酸易揮發(fā)，裝置B的作用是除去二氧化碳中的氯化氫氣體，碳酸氫鈉與鹽酸反應生成氯化鈉、水、二氧化碳，濃硫酸的作用干燥CO₂氣體（或除水蒸氣）；
（2）用酒精燈在試管D底部加熱，鈉在充滿二氧化碳氣體的試管里劇烈地燃燒，產生大量的白煙溶解于水加澄清石灰水，溶液變渾濁．再滴入稀鹽酸，溶液中有氣泡出現(xiàn)為Na₂CO₃，黑色物質不溶為C；
（3）上述實驗中所得3.0g黑色物質為碳，根據(jù)4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C、2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑計算標況下氣體的體積．

解答 解：（1）裝置B的作用是除去氯化氫氣體；在除氯化氫氣體時，不能用氫氧化鈉溶液，因為氫氧化鈉會和二氧化碳反應，需用飽和碳酸氫鈉來吸收氯化氫反應為：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，濃硫酸具有吸水性，可以用濃硫酸做干燥劑來吸收水，
故答案為：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；干燥CO₂氣體（或除水蒸氣）；
（2）白色物質滴入稀鹽酸，溶液中有氣泡出現(xiàn)，應為Na₂CO₃，將濾紙上的黑色物質干燥，點燃，其燃燒產物無色無味且能使澄清石灰水變渾濁，則玻璃管中的黑色物質是碳，涉及反應為4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C，
故答案為：Na₂CO₃；C（碳）；4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；
（3）上述實驗中所得3.0g黑色物質為碳，n（C）=$\frac{3g}{12g/mol}$=0.25mol，由4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C可知：n（Na）=4×0.25mol=1mol，由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑可知：
可得到標況下氣體的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，
故答案為：11.2L．

點評 本題考查于性質實驗方案的設計和探究，側重于鈉及其化合物基礎知識的考查，注意把握實驗原理和物質的性質，為解答該題的關鍵，答題時注意題給信息和反應現(xiàn)象，注意仔細審題，題目難度中等．