Question

在化学课上，甲同学将燃烧的钠迅速伸入到盛有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，瓶壁上粘附着白色物质．黑色颗粒和白色物质是什么？
[进行猜想]甲认为黑色颗粒是

炭

，白色物质可能是Na₂O 或

Na₂CO₃

．
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

反应物中无氢元素

[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]丙同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是

Na₂CO₃溶液显碱性也会使酚酞变红

，方案2发生反应的化学方程式

CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl

．
[得出结论]钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为

4Na+3CO₂

点燃  .

2Na₂CO₃+C

．
[拓展延伸]通过以上探究，你还能获得哪些结论，请写出两条：
①

燃烧不一定有氧气参加

．
②

金属钠失火时，不能用二氧化碳灭火

．

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，那么黑色固体物质只能是炭，白色物质是什么？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]反应前两种物质二氧化碳和钠中共钠、碳、氧三种元素，根据质量守恒定律，反应前后元素不变，可判断燃烧中产生的黑色物质可能为炭（C），白色固体为NaO或Na₂CO₃或是Na₂O、Na₂CO₃两种物质的混合物；而不可能是NaOH，因为反应前并不含有H元素；
[实验探究]由方案2中加入CaCl₂溶液出现白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠，碳酸钠完全反应后，向溶液中滴加酚酞无明显现象，说明溶液不显碱性，无氢氧根存在，因此原白色固体中不含有Na₂O；
[反思评价]丙同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是：Na₂CO₃溶液显碱性也会使酚酞变红；由上述分析可知方案2发生反应的化学方程式是：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl；
[得出结论]钠在二氧化碳中燃烧生成了炭和碳酸钠，反应的方程式：4Na+3CO₂

点燃  .

2Na₂CO₃+C．
[拓展延伸]根据探究过程可知，钠在二氧化碳中燃烧生成碳酸钠和炭；通过该反应可以知道燃烧不一定需氧气，金属钠失火时，不能用二氧化碳灭火．
故答为：[进行猜想]炭，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，CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl；[得出结论]4Na+3CO₂

点燃  .

2Na₂CO₃+C．[拓展延伸]燃烧不一定需氧气，金属钠失火时，不能用二氧化碳灭火．

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．