Question

4．在化学课上，甲同学将燃烧的钠（Na）迅速伸入到盛有CO₂的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上附粘附着白色物质．
【提出问题】黑色颗粒和白色物质是什么？
【进行猜想】甲认为黑色颗粒是碳，白色物质可能是Na₂O或碳酸钠；
乙同学还认为白色物质是氢氧化钠．甲同学立刻认为乙同学的猜想是错误的，其理由是根据质量守恒定律，反应前没有氢元素．
【查阅资料】氧化钠为白色粉末，溶于水生成氢氧化钠：Na₂O+H₂O═2NaOH
【实验探究】甲同学对白色物质进行实验探究．

实验方案	实验操作	实验现象	结论
方案1	取样品少量于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入无色酚酞试液	溶液变成红色	白色物质为Na2O
方案2	①取样品少量于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加入过量的CaCl2溶液	出现白色沉淀	白色物质是Na2CO3
	②静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液	无明显现象

【反思评价】（1）丙同学认为方案1得到的结论不正确，理由是碳酸钠溶液也显碱性，会使酚酞变红．
（2）方案2中加入过量的CaCl₂溶液的目的是完全除去氯化钙．
【得出结论】钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为4Na+4CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
通过以上探究，你还能从燃烧的知识获得哪些新认识：燃烧不一定需要氧气．

Answer 1

分析 根据题干中信息可知，钠与二氧化碳中发生了反应生成一种黑色物质和一种白色物质；其中由于反应物含有钠元素、碳元素、氧元素，那么生成的物质也必须是含有这几种元素，那么可推测黑色固体物质只能是炭，而白色物质是什么，需要根据后面的实验结论和现象可猜到白色物质只能是Na₂CO₃，根据化学中质量守恒，决不可能是氢氧化钠，因为反应物中无氢元素；根据氢氧化钠、氧化钠和碳酸钠的性质可知，钠在空气中燃烧生成碳酸钠和炭．

解答 解：【进行猜想】依据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变可知，反应前两种物质二氧化碳和钠中共Na、C、O三种元素，可判断燃烧中产生的黑色物质可能为炭（C），白色物质可能是Na₂O或Na₂CO₃或Na₂O、Na₂CO₃两种物质的混合物；，由于反应物中无氢元素，故不可能生成氢氧化钠；
【实验探究】其中加入过量的CaCl₂溶液，产生了白色沉淀，那么沉淀是碳酸钙，白色物质就是碳酸钠；
【反思评价】Na₂O+H₂O=2NaOH，生成的氢氧化钠呈碱性，但由于Na₂CO₃ 溶液也显碱性，也会使酚酞变红，故方案1得到的结论不正确；
【得出结论】根据实验探究，那么生成的是碳和碳酸钠，反应的化学方程式为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C；钠能在二氧化碳中燃烧说明燃烧不一定要有氧气参加；CO₂在一定条件下能支持燃烧；金属Na着火不能用CO₂灭火；金属Na与CO₂的反应属于置换反应等．
燃烧不一定要有氧气参加；CO₂在一定条件下能支持燃烧；金属Na着火不能用CO₂灭火；金属Na与CO₂的反应属于置换反应等，合理即可．
故答案为：
【进行猜想】炭；Na₂CO₃或Na₂O、Na₂CO₃；反应物中无氢元素；
【实验探究】Na₂CO₃；
【反思评价】Na₂CO₃溶液显碱性，也会使酚酞变红；
【得出结论】4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Na₂CO₃+C．①燃烧不一定要有氧气参加②金属Na着火不能用CO₂灭火等．

点评 本题是一道综合性很强的实验探究题，主要考查学生的实验探究能力、分析问题和解决问题的实际能力．解答这种综合性强的探究题，关键是理解题意，找到准确的出发点定位．同时也得到碳酸钠与氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，而氯化钠溶液、氯化钙溶液均呈中性，不再影响用酚酞检验溶液中是否存在氢氧化钠．