Question

6．根據Mg能在CO₂中燃燒，某興趣小組推測Na應該也能在CO₂中燃燒，且固體產物可能為C、Na₂O和Na₂CO₃中的兩種或三種．該小組用如圖1裝置進行了實驗探究．已知PdCl₂能被CO還原得到黑色的Pd．

回答下列問題：
（1）為了使反應隨開隨用，隨關隨停，如圖1虛線方框內應選用C裝置（填右圖字母代號），如何檢驗所選裝置的氣密性關閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好．
（2）裝置2中所盛試劑為B．
A．NaOH溶液  B．飽和NaHCO₃溶液C．飽和Na₂CO₃溶液  D．飽和NaCl溶液
（3）檢測裝置的氣密性完好并裝好藥品后，在點燃酒精燈前應先進行裝置1中的反應操作，待觀察到裝置5中出現大量混濁現象時，再點燃酒精燈，這步操作的目的是排盡裝置中的空氣．
（4）由實驗現象和進一步的探究得出反應機理．
A．裝置6中有黑色沉淀生成；
B．取反應后直玻管中的固體物質23.0g溶于足量的水中，無氣泡產生且得到澄清的溶液；將溶液加水稀釋配成250mL的溶液；
C．取25.00ml步驟B的溶液，滴加足量BaCl₂溶液，將生成的白色沉淀過濾、洗滌、干燥，稱量得固體質量為1.97g．
①步驟C中不溶物干燥前必須經過洗滌，如何檢驗該沉淀是否洗滌干凈取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現渾濁說明沉淀洗滌干凈．
②該探究得出鈉與二氧化碳反應的化學方程式為6Na+4CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

Answer 1

分析 （1）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨�！钡奶攸c，應該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，根據裝置特點確定檢驗所選裝置的氣密性的方法；
（2）由實驗方案圖可知裝置b是除去二氧化碳中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液；
（3）由實驗方案圖可知，a為二氧化碳發(fā)生裝置，d為二氧化碳與鈉反應裝置，加入d裝置的二氧化碳應干燥，沒有其其它，故裝置b是除去二氧化碳其它中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液，c為干燥裝置，吸收水蒸氣．反應需要排盡裝置內的空氣，當e裝置中產生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱d處的酒精燈發(fā)生反應；
（4）取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現渾濁說明沉淀洗滌干凈；根據步驟A裝置6中有黑色沉淀生成，可知鈉與二氧化碳反應生成了一氧化碳；
步驟C中最終所得固體質量為1.97g為碳酸鋇，說明反應生成碳酸鈉，根據碳元素守恒可知碳酸鈉的物質的量0.01mol，故23g固體物質中碳酸鈉的物質的量為0.1mol，其質量10.6g，根據步驟B取反應后直玻管中的固體物質23.0g溶于足量的水中，無氣泡產生且得到澄清的溶液，可知固體中有氧化鈉，質量為：23-10.6=12.4g，物質的量為$\frac{12.4g}{62g/mol}$=0.2mol；根據Na₂O和Na₂CO₃物質的量之比為 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和電子守恒配平反應方程式為：6Na+4CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

解答 解：（1）制取二氧化碳時，為了使制氣過程具有“隨開隨用，隨關隨�！钡奶攸c，應該選用能夠可以固、液藥品分開的裝置，A中只能控制反應的速率，但不能控制反應的隨時進行與停止；而C中當打開止水夾時，酸就和有孔塑料板上的石灰石反應生成氣體，當關閉止水夾時，生成的氣體就無法從導管中排出，從而使裝置內的壓強增大，把酸液擠到長頸漏斗中，使固液分離，故選C．檢驗所選裝置的氣密性的方法為：關閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好，
故答案為：C；關閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一定時間后靜置液面保持不動，說明氣密性良好；
（2）由實驗方案圖可知，a為二氧化碳發(fā)生裝置，d為二氧化碳與鈉反應裝置，加入d裝置的二氧化碳應干燥，沒有其它，故裝置b是除去二氧化碳中的HCl，應用飽和的碳酸氫鈉溶液，
故答案為：B；
（3）由分析可知，反應需要排盡裝置內的空氣，當裝置⑤中產生白色沉淀，說明空氣中的二氧化碳排盡，再加熱d處的酒精燈發(fā)生反應，
故答案為：裝置⑤中產生白色沉淀；排盡裝置內的空氣；
（4）①檢驗該沉淀是否洗滌干凈 取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現渾濁說明沉淀洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液加入稀H₂SO₄，不出現渾濁說明沉淀洗滌干凈；
②根據步驟A裝置6中有黑色沉淀生成，可知鈉與二氧化碳反應生成了一氧化碳；步驟C中最終所得固體質量為1.97g為碳酸鋇，說明反應生成碳酸鈉，根據碳元素守恒可知，碳酸鈉的物質的量=$\frac{1.97g}{197g/mol}$=0.01mol，故23g固體物質中碳酸鈉的物質的量為0.01mol×$\frac{250}{25}$=0.1mol，其質量=0.1mol×106g/mol=10.6g；
根據步驟B取反應后直玻管中的固體物質23.0g溶于足量的水中，無氣泡產生且得到澄清的溶液，可知固體中有氧化鈉，質量為23-10.6=12.4g，物質的量為$\frac{12.4g}{62g/mol}$=0.2mol，根據Na₂O和Na₂CO₃物質的量之比為 0.2mol：0.1mol=2：1，利用元素守恒和電子守恒配平反應方程式為：6Na+4CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO，
故答案為：6Na+4CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂O+Na₂CO₃+3CO．

點評 本題考查物質組成與探究，涉及對實驗方案的理解、實驗基本操作、化學計算與數據處理等，確定生成物的成分以發(fā)生的反應是難度，也是易錯點，題目難度較大．