17.化学小组的同学们在进行二氧化碳的兴趣实验时发现,金属钠可以再二氧化碳气体中燃烧,反应后集气瓶内有黑色固体和白色固体生成.该固体是什么呢?于是,同学们对金属钠在二氧化碳中燃烧得到的固体成分进行了探究.
I.定性探究
【查阅资料】
①Na是非常活泼的金属,常温下可以与O
2、H
2O等物质反应.
②二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液.
③Na
2O是白色固体,与H
2O反应生成NaOH.
【猜想】
(1)根据质量守恒定律判断,黑色固体可能是碳(填物质名称).
(2)白色固体可能是氧化钠(Na
2O)、碳酸钠.
【实验步骤】
(1)如图,连接装置,检查装置的气密性.
(2)装入药瓶.关闭止水夹b,打开止水夹a,向锥形瓶中加入稀盐酸.A中发生反应的化学方程式为CaCO
3+2HCl=CaCl
2+H
2O+CO
2↑.
(3)待E中澄清石灰水变浑浊后,关闭a,打开b,点燃酒精灯,钠在硬质玻璃管中剧烈燃烧.E中发生反应的化学方程式为Ca (OH)
2+CO
2=CaCO
3↓+H
2O;E中澄清石灰水变浑浊后,才能点燃酒精灯的原因是排出装置内的空气,防止钠和氧气、水蒸气反应.
(4)待反应完全后,熄灭酒精灯,等装置冷却后,停止通二氧化碳气体.
(5)取出少量D中生成的白色固体于试管中,加入足量稀盐酸,有气泡产生,然后将产生的气体通入澄清石灰水,有白色浑浊出现,证明白色固体中含有碳酸钠.
(6)另取少量D中生成的白色固体于试管中,加水溶解,加入足量,有白色沉淀产生;在反应后的混合物中,滴加几滴,溶液变红,证明白色固体中含有氧化钠.
II.定量探究
为了探究白色固体中碳酸钠的含量,实验小组的同学设计了如图所示实验.
实验过程中数据记录如下表:
项目 | 固体样品 | 加入的水 | 加入的稀硫酸 | 黑色固体 | 溶液C |
质量 | 1.8g | 100g | 100g | 0.12g | 201.24g |
(1)实验操作①得到的黑色固体A必须洗涤2~3次,并将得到的洗涤液汇总到溶液B中,否则会使测得的碳酸钠含量偏小(填“偏大”、“偏小”).
(2)根据表中记录的数据,计算1.8g固体样品中碳酸钠的质量分数.写出计算过程,计算结果保留1位小数.(有关化学方程式:Na
2CO
3+H
2SO
4═Na
2SO
4+H
2O+CO
2↑)